DE102013222684A1 - Verfahren zum Erhitzen eines Reinigungs-Strömungskörpers und Reinigungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Um ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem eine Dieselmotorvorrichtung mit geringem Schadstoffausstoß betreibbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren Folgendes umfasst: Betreiben eines Dieselmotors der Dieselmotorvorrichtung; Zuführen eines Abgasstroms des Dieselmotors zu einem Reinigungs-Strömungskörper einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des Abgasstroms.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Verbrennungsmotoren, insbesondere das Gebiet der mit Dieselöl, beispielsweise Schweröl oder Marine-Destillat-Öl, als Kraftstoff betriebenen Dieselmotoren. Ein Dieselmotor ist insbesondere ein Schweröldieselmotor. Eine Dieselmotorvorrichtung ist insbesondere eine Schweröldieselmotorvorrichtung.
  • Schweröl wird als Treibstoff (Kraftstoff) für Marinedieselmotoren oder für stationäre Kraftwerksmotoren verwendet. Als Schweröl wird ein nicht destilliertes Erdöl oder ein Raffinerie-Rückstandsöl bezeichnet, das je nach Herkunftsort unterschiedliche Zusammensetzungen und Viskositäten haben kann. Es sind viele verschiedene Arten von Schweröl verfügbar.
  • In der Regel ist Schweröl bei Umgebungsbedingungen in festem oder sehr zähflüssigem Zustand. Es hat meistens einen hohen Schwefelanteil und kann auch verschieden hohe metallorganische Verbindungen sowie Wasser und nicht brennbare Verunreinigungen enthalten. Für den Einsatz als Brennstoff in einem Motor müssen die Anlage und der Motor eine Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen erfüllen.
  • Obwohl die Schweröl-Betriebsanlagen und Schweröl-Motoren aufwendig sind, wird dieser Treibstoff vor allem bei größeren Marinedieselmotoren bevorzugt eingesetzt, da die Kosten für Schweröl (HFO, Heavy Fuel Oil) nur etwa die Hälfte derer für Marine-Destillat-Öl (MDO, Marine Distillate Fuel Oil) betragen.
  • Der Betrieb mit Schweröl erfordert insbesondere bei Schiffsantrieben (Marinedieselmotor) beispielsweise folgende zusätzliche Maßnahmen:
    Das Schweröl wird, um es überhaupt mit Pumpen fördern zu können, vom Tank bis zur Einspritzung im Motor auf Temperaturen von 120 °C bis 160 °C gehalten. Insbesondere muss das ganze Brennstoffsystem bis zu den Einspritzdüsen beheizt werden.
  • Vor dem Motor müssen feste Bestandteile durch Zentrifugen abgeschieden werden.
  • Vielfach werden die Motoren mit Leichtöl an- und abgefahren, was zusätzlich ein Leichtölsystem erfordert.
  • Die Motoren sind vorzugsweise schweröltauglich ausgelegt, was nur durch spezielle Motorausführung möglich ist. Schweröltaugliche Motoren sind beispielsweise langsam laufende große Zweitaktmotoren oder mittelschnell laufende große Viertaktmotoren mit Leistungsgrößen über 1 MW, insbesondere über 5 MW.
  • Da Schweröl einen Schwefelanteil von 1 % bis 4 %, beispielsweise in Form von schwefelorganischen Verbindungen, haben kann, sind für den Betrieb spezielle Schmierstoffe vorteilhaft, weil das schwefeloxidhaltige Abgas (SO2 und SO3), das in kleinen Mengen über die Kolbenringe in den Schmierölraum gelangt, zusammen mit dem kondensierten Verbrennungswasser (H2O) Schwefelsäure (H2SO4) erzeugen kann.
  • Die Schwefelsäure versottet das Schmieröl, so dass es schnell nicht mehr schmierfähig ist. Um das zu verhindern, werden dem Schmieröl vorzugsweise Basenanteile beigegeben, insbesondere zur Neutralisation der Schwefelsäure. Diese Basenanteile bestehen vorwiegend aus Kalzium (Ca). Schmieröl für Schweröldieselmotoren enthält vorzugsweise sechs- bis zehnmal mehr Basenanteile, beispielsweise TBN 70 (Total Base Number; Basenanzahl), als Schmieröl für Leichtölmotoren (TBN 7–12).
  • Während des Betriebs eines Dieselmotors kann Schmieröl von der Zylinderwand und den Ventilführungen in den Brennraum gelangen und zusammen mit dem eingespritzten Brennstoff verbrennen. Die verbrannte Schmierölmenge entspricht beispielsweise etwa 0,5 % der Brennstoffmenge oder ca. 1 g/kWh Motorwirkenergie. Die Ascheanteile aus dem verbrannten Schmieröl (insbesondere aus Basenanteilen) und dem Brennstoff (insbesondere aus Verunreinigungen) können im Abgas kleinste Aschepartikel erzeugen, die nicht mehr brennbar sind (inert). Die Aschepartikel haben im heißen Abgas unmittelbar nach dem Motor beispielsweise eine mittlere Größe von ca. 30 nm. Der spezifische Massenstrom der Asche beträgt beispielsweise ca. 40 g/MWh Motorwirkenergie oder etwa 220 g/Tonne Brennstoff.
  • Durch die nicht ganz vollständige Verbrennung von feinsten Brennstofftröpfchen des eingespritzten Brennstoffs können Rußpartikel mit angelagerten Kohlenwasserstoff-Teilchen entstehen. Die Rußpartikel haben im heißen Abgas unmittelbar nach dem Motor beispielsweise eine mittlere Größe von ca. 100 nm. Die Rußpartikel sind stark gesundheitsschädlich (krebserregend) und wirken in der Atmosphäre etwa 3000-mal mehr treibhausfördernd als Kohlenstoffdioxid (CO2). Zudem können sie im Abgassystem und auf einem Schiffsdeck starke Verunreinigungen erzeugen. Der spezifische Massenstrom der Rußpartikel beträgt beispielsweise ca. 200 g/MWh Motorwirkenergie oder etwa 1,1 kg/Tonne Brennstoff.
  • Langkettige Kohlenwasserstoffe (insbesondere Teerstoffe) im eingespritzten Schwerölbrennstoff, welche nicht vollständig verbrennen, können im heißen Abgas nach dem Motor flüchtige Kohlenwasserstoffe (HC) bilden, die später an den Rußpartikeln zum Teil kondensieren. Die unverbrannten Kohlenwasserstoffe können stark gesundheitsschädlich sein (insbesondere krebserregend). In der Atmosphäre tragen sie zur Ozonsteigerung (O3) bei. Im Abgassystem verursachen unverbrannte Kohlenwasserstoffe Ablagerungen und Verstopfungen. Ferner erzeugen die unverbrannten Kohlenwasserstoffe auch den typischen Dieselgeruch.
  • Der im Brennstoff enthaltene Schwefel kann im Brennraum zu Schwefeloxidgasen oxidieren (etwa 98 % zu SO2 und 2 % zu SO3). Besonders das Schwefeltrioxid (SO3) kann im Abgassystem durch Verbindung mit Wasser Korrosion erzeugen. In der Atmosphäre erzeugen die Schwefeloxide den sauren Regen. Der spezifische Massenstrom von Schwefeldioxid (SO2) kann abhängig vom Schwefelgehalt beispielsweise 3,6 bis 14,4 kg/MWh Motorwirkenergie oder 20 bis 80 kg/Tonne Brennstoff betragen.
  • Besonders die großen Schweröldieselmotoren haben sehr hohe thermische Wirkungsgrade und dadurch vorzugsweise geringe CO2-Emissionen. Die hohen Wirkungsgrade sind aber nur möglich durch hohe Brenntemperaturen und hohe Zünddrücke sowie durch geringe Drehzahl und große Hubvolumina. Gerade aber die relativ lange Verbrennungszeit bei hohem Druck und hoher Temperatur kann zu einer hohen Stickoxidproduktion führen (NOx, insbesondere NO und NO2). Die Stickoxide sind gesundheitsschädlich und tragen in der Atmosphäre durch Umwandlung zu NO2 zu saurem Regen und zur Ozonsteigerung bei. Je nach Motor beträgt der spezifische Massenstrom von NOx als NO2 beispielsweise ca. 12 kg/MWh Motorwirkenergie oder etwa 67 kg/Tonne Brennstoff.
  • Durch unvollständige Verbrennung kann im Brennraum auch Kohlenmonoxid entstehen. Der Kohlenmonoxid-Anteil (CO) bei den großen Dieselmotoren ist aber eher gering und der Abbau von Kohlenmonoxid so schnell, dass das Gesundheits- und Umweltrisiko eher klein ist.
  • Durch die Verbrennung können je nach Brennstoffart pro Tonne Brennstoff beispielsweise ca. 3,1 Tonnen Kohlenstoffdioxid (CO2) und ca. 1,35 Tonnen Wasser (H2O) erzeugt werden. Dies entspricht beispielsweise ca. 560 kg Kohlenstoffdioxid (CO2) pro MWh Motorwirkenergie. Kohlenstoffdioxid ist treibhausfördernd, in geringen Konzentrationen jedoch nicht gesundheitsschädlich.
  • Bei der Abgasnachbehandlung bestehen signifikante Unterschiede zwischen dem Betrieb mit Leichtöl (MDO) und dem Betrieb mit Schweröl (HFO).
  • Besonders die Aschefracht kann im Schwerölbetrieb bis zu zehnmal höher sein als im Leichtölbetrieb. Erschwerend kann zudem die Belegung von Filteroberflächen mit Teerstoffen sein.
  • Die zulässigen Abgasdruckverluste sind im Schwerölbetrieb vorzugsweise kleiner, wodurch größere Filter erforderlich werden können. Die Abgasvolllasttemperaturen liegen bei Schweröldieselmotoren mit beispielsweise ungefähr 280 °C bis 380 °C erheblich tiefer als bei Leichtölmotoren mit beispielsweise ungefähr 380 °C bis 520 °C.
  • Ein Abgaspartikelfilter im Dieselbetrieb mit Schweröl ist bislang nicht bekannt und war bislang auch nicht technisch umsetzbar, insbesondere aufgrund von viel zu kurzen und nicht praxistauglichen Aschewartungsintervallen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem eine Dieselmotorvorrichtung mit geringem Schadstoffausstoß betreibbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben einer Dieselmotorvorrichtung gelöst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
    Betreiben eines Dieselmotors der Dieselmotorvorrichtung;
    Zuführen eines Abgasstroms des Dieselmotors zu einem Reinigungs-Strömungskörper einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des Abgasstroms.
  • Dadurch, dass der Abgasstrom des Dieselmotors erfindungsgemäß einem Reinigungs-Strömungskörper einer Reinigungsvorrichtung zugeführt wird, kann das Abgas des Dieselmotors von Schadstoffen befreit werden, so dass allenfalls noch eine geringe Schadstoffmenge an die Umgebung der Dieselmotorvorrichtung abgegeben wird.
  • Die Dieselmotorvorrichtung wird insbesondere mit Dieselöl, beispielsweise Schweröl (HFO) und/oder Marine-Destillat-Öl (MDO), als Brennstoff/Treibstoff betrieben.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abgasstrom zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom einer Filtervorrichtung, insbesondere einer regenerativen Filtervorrichtung, des Reinigungs-Strömungskörpers zugeführt wird.
  • Vorzugsweise wird der Abgasstrom zum Abscheiden von Rußpartikeln mit einer Temperatur von höchstens ungefähr 400 °C, insbesondere höchstens ungefähr 380 °C, der Filtervorrichtung zugeführt.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass der Abgasstrom zum Regenerieren der Filtervorrichtung mit einer Temperatur von mindestens ungefähr 450 °C, vorzugsweise mindestens ungefähr 500 °C, der Filtervorrichtung zugeführt wird.
  • Günstig kann es sein, wenn mittels einer von dem Dieselmotor verschiedenen Brennervorrichtung und/oder durch Änderung einer Steuerung des Dieselmotors zum Regenerieren der Filtervorrichtung ein im Vergleich zu einem Abscheidebetrieb der Filtervorrichtung erhitzter Abgasstrom erzeugt wird, welcher mit einer Temperatur von mindestens ungefähr 450 °C, vorzugsweise mindestens ungefähr 500 °C, der Filtervorrichtung zugeführt wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass mittels einer Sensorvorrichtung und/oder einer Steuervorrichtung der Dieselmotorvorrichtung während des Betriebs der Dieselmotorvorrichtung, insbesondere während eines Abscheidebetriebs bei der Abscheidung von Rußpartikeln mittels der Filtervorrichtung, eine Beladung der Filtervorrichtung mit Verunreinigungen, insbesondere mit Rußpartikeln, ermittelbar ist. Insbesondere ist vorzugsweise ein Beladungsgrad der Filtervorrichtung mit Verunreinigungen ermittelbar.
  • Günstig kann es sein, wenn mittels einer Sensorvorrichtung und/oder einer Steuervorrichtung eine Masse der in der Filtervorrichtung abgeschiedenen Verunreinigungen, insbesondere des in der Filtervorrichtung abgeschiedenen Rußes, ermittelbar ist.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mittels einer Sensorvorrichtung und/oder einer Steuervorrichtung durch Ermittlung eines Strömungswiderstands auf die Beladung, insbesondere den Beladungsgrad, der Filtervorrichtung mit Verunreinigungen, insbesondere mit Rußpartikeln, geschlossen werden kann.
  • Vorzugsweise wird bei Erreichen einer Beladung der Filtervorrichtung mit mehr als ungefähr 5 g Ruß pro Liter Filtervolumen, beispielsweise mehr als ungefähr 7 g Ruß pro Liter Filtervolumen, insbesondere ungefähr 8 g Ruß pro Liter Filtervolumen, eine automatische Regeneration der Filtervorrichtung gestartet.
  • Der Begriff "pro Liter Filtervolumen" bezieht sich dabei vorzugsweise auf ein Gesamtfiltervolumen, insbesondere ein Wabenfiltervolumen.
  • Günstig kann es sein, wenn die Filtervorrichtung mittels einer variablen Strömungsführung zeitlich alternierend in voneinander verschiedenen Durchströmungsrichtungen mit dem Abgasstrom durchströmt wird.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Durchströmungsrichtung der Filtervorrichtung im Wesentlichen unmittelbar nach einer Regeneration der Filtervorrichtung umgekehrt wird.
  • Vorzugsweise kann durch periodische Änderung der Durchströmungsrichtung ein Austrag von Asche aus der Filtervorrichtung verbessert werden.
  • Vorzugsweise erfolgt die Umkehrung der Durchströmungsrichtung im vollen Betrieb, insbesondere ohne Beeinträchtigung und ohne Rußausstoß.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Filtervorrichtung für einen Zeitraum von ungefähr 10 h bis ungefähr 24 h im Abscheidebetrieb genutzt und dabei in derselben Strömungsrichtung durchströmt wird. Die Filtervorrichtung füllt sich dabei mit Ruß und Asche bis zu einer vorgegebenen Druckverlustgrenze.
  • Da die Abgastemperaturen von Dieselmotoren üblicherweise unter der Filterregenerationstemperatur liegen, bleiben der Ruß und die Asche vorzugsweise bis zur gezielten Regeneration der Filtervorrichtung auf den Filteroberflächen der Filtervorrichtung, insbesondere innerhalb der Filtervorrichtung, liegen oder haften.
  • Beim Erreichen einer vorgegebenen Druckverlustgrenze wird vorzugsweise eine separate Brennervorrichtung aktiviert, um die Filtervorrichtung zu regenerieren.
  • Der Ruß wird dann vorzugsweise innerhalb von ungefähr 15 min abgebrannt.
  • Vorzugsweise unmittelbar nach dem Abbrennvorgang wird bei einer Ausgestaltung der Erfindung die Durchströmungsrichtung umgekehrt, beispielsweise mittels eines Klappensystems.
  • Die bei der Regeneration der Filtervorrichtung innerhalb der Filtervorrichtung zurückbleibende Asche, welche nun auf der einer Anströmseite der Filtervorrichtung abgewandten Seite (Abströmseite) angelagert oder abgelagert ist, kann dann einfach aus der Filtervorrichtung ausgetragen werden. Insbesondere muss die Asche nicht durch die Filterwabenwand hindurchsickern.
  • Durch die Umkehrung der Durchströmungsrichtung im Wesentlichen unmittelbar nach der Regeneration der Filtervorrichtung befindet sich vorzugsweise noch kein Ruß auf der nunmehr der Anströmseite der Filtervorrichtung abgewandten Seite (Abströmseite) der Filtervorrichtung, so dass trotz der Strömungsumkehrung vorzugsweise keine Rußemissionen erzeugt werden.
  • Die entstandene Asche wird vorzugsweise größtenteils aus der Filtervorrichtung abgeführt, insbesondere von der nun zur Abströmfläche gewordenen Oberfläche, weggeblasen. Dennoch kann es vorkommen, dass zumindest eine geringe Aschemenge innerhalb der Filtervorrichtung verbleibt und einen geringen Druckverlust erzeugt.
  • Die Aschemengen, die die Filtervorrichtung periodisch mit Änderung, insbesondere Umkehrung, der Durchströmungsrichtung verlassen, enthalten vorzugsweise keine giftigen und/oder organischen Stoffe. Ferner liegt die Asche vorzugsweise nicht als Nanopartikel sondern als große Aschekonglomerate in Mikrometergröße vor, so dass die Gesundheitsschädlichkeit dieser Teilchen sehr gering ist.
  • Vorzugsweise ist durch periodische Umkehrung der Durchströmungsrichtung ein Dauerbetrieb der Dieselmotorvorrichtung mit einer im Vergleich zu einem herkömmlichen Leichtöl-Betrieb zehnfachen Aschemenge möglich.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Abgasstrom mehreren parallel zueinander angeordneten und/oder parallel zueinander durchströmbaren Filtervorrichtungen zugeführt wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die durch die mehreren Filtervorrichtungen hindurchgeführten Abgasströme stromabwärts der Filtervorrichtung zusammengeführt und miteinander vermischt werden.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Abgasstrom stromaufwärts der Filtervorrichtungen aufgeteilt wird, um diesen den mehreren parallel zueinander angeordneten und/oder parallel zueinander durchströmbaren Filtervorrichtungen zuzuführen.
  • Günstig kann es sein, wenn die durch die mehreren Filtervorrichtungen hindurchgeführten Abgasströme stromabwärts der Filtervorrichtungen einer Abgasanlage und/oder einer Nachbehandlungsvorrichtung zugeführt werden.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die durch die mehreren Filtervorrichtungen hindurchgeführten Abgasströme stromabwärts der Filtervorrichtungen vermischt und als Gesamtabgasstrom einer Abgasanlage und/oder einer Nachbehandlungsvorrichtung zugeführt werden.
  • Vorzugsweise kann durch ein Zusammenführen der durch die mehreren Filtervorrichtungen hindurchgeführten Abgasströme ein Gesamtabgasstrom erhalten werden, welcher eine Temperatur aufweist, die zwischen den einzelnen Temperaturen der durch die Filtervorrichtungen hindurchgeführten Abgasströme liegt.
  • Beispielsweise kann ein durch eine Filtervorrichtung hindurchgeführter heißer Abgasstrom mittels eines durch eine weitere Filtervorrichtung hindurchgeführten weiteren Abgasstroms vermischt werden, um die Temperatur des heißen Abgasstroms zu reduzieren.
  • Die Filtervorrichtungen werden vorzugsweise zeitlich nacheinander, insbesondere im Wesentlichen unmittelbar nacheinander, regeneriert.
  • Vorzugsweise wird stets nur eine Filtervorrichtung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt regeneriert, so dass stets in nur einer Filtervorrichtung ein sehr heißer Abgasstrom erzeugt wird. Durch die Zumischung eines oder mehrerer weiterer Abgasströme aus mindestens einer weiteren Filtervorrichtung, welche zu dem vorgegebenen Zeitpunkt nicht regeneriert wird, kann insbesondere zur Schonung einer nachgeschalteten Abgasanlage, insbesondere einer nachgeschalteten Nachbehandlungsvorrichtung, die Temperatur des aus der regenerierten Filtervorrichtung stammenden Abgasstroms reduziert werden.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Dieselmotorvorrichtung zwei Filtervorrichtungen umfasst, welche jeweils mehrere, beispielsweise 100, Filterelemente, insbesondere Filterkassetten, umfassen.
  • Insbesondere dann, wenn jedes Filterelement ein Filtervolumen von beispielsweise ungefähr 15 l aufweist, so dass dieses Filterelement zur Reinigung eines Abgasstroms geeignet ist, welcher aus einer Volllastmotorleistung von 30 bis 75 kW resultiert, kann eine gesamte Motorleistung der Dieselmotorvorrichtung ungefähr 3 MW bis ungefähr 7,5 MW betragen.
  • Einer oder mehreren Filtervorrichtungen nachgeordnet ist vorzugsweise eine Abgasanlage, insbesondere eine Nachbehandlungsvorrichtung, welche insbesondere auf Betriebstemperaturen von höchstens ungefähr 400 °C ausgelegt und somit nicht für die Abgastemperaturen von Abgasströmen bei der Regeneration von Filtervorrichtungen geeignet ist.
  • Um eine Überhitzung der Abgasanlage und/oder der Nachbehandlungsvorrichtung bei der Regeneration einer Filtervorrichtung zu verhindern, wird vorzugsweise stets nur eine Filtervorrichtung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt regeneriert. Die stets durch beide Filtervorrichtungen hindurchgeführten Abgasströme werden dann vorzugsweise stromaufwärts der Abgasanlage und/ oder der Nachbehandlungsvorrichtung zusammengeführt, so dass die Gesamtabgastemperatur des Abgasstroms, welcher schließlich der Abgasanlage und/ oder der Nachbehandlungsvorrichtung zugeführt wird, unterhalb einer kritischen Temperatur der Abgasanlage und/oder der Nachbehandlungsvorrichtung, beispielsweise unterhalb von 400 °C, liegt.
  • Vorzugsweise werden die Filtervorrichtungen unmittelbar nacheinander regeneriert. Hierdurch weisen die Filtervorrichtungen vorzugsweise stets zumindest näherungsweise denselben Beladungszustand (Beladungsgrad) auf.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere softwaretechnisch auf einer Steuervorrichtung einer Dieselmotorvorrichtung, beispielsweise einer separaten Steuervorrichtung der Reinigungsvorrichtung, umgesetzt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Steuervorrichtung einer Dieselmotorvorrichtung ausgeführt wird.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Datenspeichervorrichtung, auf welcher das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt gespeichert ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise auf einer Reinigungsvorrichtung durchführbar.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Reinigungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms eines Dieselmotors, wobei die Reinigungsvorrichtung eine Steuervorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst.
  • Zudem betrifft die Erfindung eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms eines Dieselmotors, welche eine Steuervorrichtung umfasst, auf welcher das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt gespeichert und/ oder ausführbar ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms eines Dieselmotors, welche einen Reinigungs-Strömungskörper umfasst, der im Betrieb der Reinigungsvorrichtung mit zumindest einem Teil des Abgasstroms des Dieselmotors durchströmt wird.
  • Zur einfachen Bezugnahme wird nachfolgend allgemein der Begriff "Abgasstrom" verwendet, welcher jedoch stets einen Teil des Abgasstroms des Dieselmotors oder den gesamten Abgasstrom des Dieselmotors bezeichnen kann.
  • Günstig kann es sein, wenn der Reinigungs-Strömungskörper eine Filtervorrichtung zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom, insbesondere eine regenerative Filtervorrichtung zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom, umfasst.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn ein mittlerer Porendurchmesser eines porösen Filterkörpers der Filtervorrichtung mindestens ungefähr das 50-Fache, vorzugsweise mindestens ungefähr das 100-Fache, insbesondere ungefähr das 200-Fache, der mittleren Partikelgröße von Rußpartikeln des Abgasstroms beträgt.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass ein mittlerer Porendurchmesser eines porösen Filterkörpers der Filtervorrichtung höchstens ungefähr das 500-Fache, vorzugsweise höchstens ungefähr das 300-Fache, insbesondere höchstens ungefähr das 250-Fache, der mittleren Partikelgröße von Rußpartikeln des Abgasstroms beträgt.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass ein mittlerer Porendurchmesser eines porösen Filterkörpers der Filtervorrichtung mindestens ungefähr 17 µm, vorzugsweise mindestens ungefähr 19 µm, insbesondere mindestens ungefähr 20 µm, beträgt.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass ein mittlerer Porendurchmesser eines porösen Filterkörpers der Filtervorrichtung höchstens ungefähr 24 µm, vorzugsweise höchstens ungefähr 22 µm, insbesondere höchstens ungefähr 21 µm, beträgt.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Porosität eines porösen Filterkörpers der Filtervorrichtung mindestens ungefähr 35 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 40 %, insbesondere mindestens ungefähr 45 %, beträgt.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Porosität eines porösen Filterkörpers der Filtervorrichtung höchstens ungefähr 60 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 55 %, insbesondere höchstens ungefähr 50 %, beträgt.
  • Ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung umfasst vorzugsweise ein Material, welches in eine Matrix eingebettete und/oder stoffschlüssig miteinander verbundene Körner, insbesondere Kristallite, umfasst.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung ein Material umfasst, welches in eine Matrix eingebettete und/oder stoffschlüssig miteinander verbundene im Wesentlichen quaderförmige Körner umfasst.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung Siliziumkarbid und/oder Mullit umfasst oder aus, insbesondere mullitisch gebundenem, Siliziumkarbid und/oder Mullit gebildet ist.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung eine Beschichtung aufweist, welche Eisen-Erbium-Vanadat und/oder Eisen-Aluminium-Vanadat umfasst oder aus Eisen-Erbium-Vanadat und/oder Eisen-Aluminium-Vanadat gebildet ist.
  • Vorzugsweise ist der poröse Filterkörper der Filtervorrichtung aus den Grundmaterialien Siliziumkarbid und/oder Mullit hergestellt.
  • Die Grundmaterialen liegen bei der Herstellung des Filterkörpers vorzugsweise in einer festgelegten Korngrößenverteilung und/oder Kornstruktur vor. Beispielsweise mittels organischer Abstandshalter und/oder mullitisch-keramischen Bindern werden die Körner des Grundmaterials vorzugsweise nach einer Extrusionsformgebung thermisch zusammengesintert. Die Sinterung erfolgt dabei vorzugsweise ohne Änderung der Grundstruktur der Körner, insbesondere ohne Rekristallisation. Insbesondere werden die Körner des Grundmaterials bei der Sinterung nicht angeschmolzen.
  • Eine Mikrooberfläche des Filterkörpers wird vorzugsweise mit einem Katalysatormaterial beschichtet, beispielsweise mit einer Beschichtung aus Eisen-Erbium-Vanadat und/oder Eisen-Aluminium-Vanadat.
  • Die Beschichtung ist vorzugsweise zusammen mit dem Filterkörper, insbesondere einem Filtersubstrat des Filterkörpers, hochschwefelbeständig und/oder hochtemperaturbeständig.
  • Vorzugsweise reduziert die Beschichtung, insbesondere die katalytische Beschichtung, eine Rußabbrenntemperatur um mehr als ungefähr 150 °C, beispielsweise um mehr als ungefähr 200 °C.
  • Eine Regeneration der Filtervorrichtung, insbesondere das Abbrennen von Ruß, kann somit vorzugsweise bei anlageschonenden Temperaturen und/oder mit geringem Energieaufwand erfolgen.
  • Vorzugsweise enthält der poröse Filterkörper eine sehr große innere Oberfläche, insbesondere ähnlich der inneren Oberfläche eines Katalysator-Strömungskörpers zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), beispielsweise zur Reduktion von Stickoxiden.
  • Durch geeignete katalytische Beschichtung kann der poröse Filterkörper vorzugsweise zur Stickoxidreduktion dienen und/oder beitragen.
  • Als Material für eine Beschichtung des porösen Filterkörpers kann beispielsweise Vanadiumpentoxid (V2O5) verwendet werden. Dieses Material hat eine katalytische Redox-Wirkung auf die Abgaskomponenten. Insbesondere können Ruß und bestimmte Kohlenwasserstoffe oxidiert und zugleich Stickoxide reduziert werden. Allerdings kann eine Beschichtung mit Vanadiumpentoxid auch den Nachteil einer geringen Temperaturstabilität von nur ungefähr 500 °C aufweisen. Vanadiumpentoxid kann beispielsweise bei 670 °C schmelzen und weist einen möglicherweise problematischen Dampfdruck auf. Die Beschichtung wird hierdurch zerstört und kann problematische Emissionen, insbesondere Vanadiumpentoxid-Dampf, erzeugen.
  • Da bei der thermischen Rußregeneration lokal Temperaturen von über 800 °C auftreten können, ist eine Verwendung von Vanadiumpentoxid für die Beschichtung des porösen Filterkörpers nicht für jeden Anwendungsfall geeignet.
  • Beschichtungen aus Eisen-Erbium-Vanadat und/oder Eisen-Aluminium-Vanadat weisen die vorgenannten möglichen Nachteile vorzugsweise nicht auf. Insbesondere sind diese Beschichtungen vorzugsweise dauerbetriebsfähig bis ungefähr 1.000 °C. Vorzugsweise weisen die Beschichtungen aus Eisen-Erbium-Vanadat und/oder Eisen-Aluminium-Vanadat keinen Schmelzpunkt bei tiefen Temperaturen auf, so dass ihre katalytische Nanostruktur beständig, insbesondere hochtemperaturbeständig, ist und keinerlei Emissionen zu befürchten sind.
  • Beschichtungen aus Eisen-Erbium-Vanadat und/oder Eisen-Aluminium-Vanadat weisen vorzugsweise eine ähnliche Redox-Wirkung auf die Abgaskomponenten auf wie eine Beschichtung aus Vanadiumpentoxid.
  • Vorzugsweise können mittels einer Beschichtung aus Eisen-Erbium-Vanadat und/oder Eisen-Aluminium-Vanadat ab Temperaturen von ungefähr 320 °C bestimmte Kohlenwasserstoffe und/oder Teerstoffe oxidiert werden. Ab ungefähr 380 °C kann vorzugsweise Ruß verbrannt werden.
  • Zwischen ungefähr 280 °C und ungefähr 400 °C können zudem vorzugsweise Stickoxide reduziert werden, insbesondere bei Zugabe von Ammoniak (Harnstoff).
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Reinigungsvorrichtung eine Zuführvorrichtung umfasst, mittels welcher dem Abgasstrom vor dessen Zuführung zu der Filtervorrichtung ein oder mehrere chemisch reaktive Zusatzstoffe, insbesondere Harnstoff, zuführbar sind.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Reinigungsvorrichtung eine Brennervorrichtung zum Erhitzen des Abgasstroms zum Regenerieren der Filtervorrichtung umfasst, wobei die Zuführvorrichtung und die Brennervorrichtung mittels einer Steuervorrichtung der Reinigungsvorrichtung vorzugsweise derart steuerbar sind, dass in einem Abscheidebetrieb der Reinigungsvorrichtung zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom mittels der Zuführvorrichtung ein oder mehrere Zusatzstoffe, insbesondere Harnstoff, zuführbar sind und dass in einem Regenerationsbetrieb der Reinigungsvorrichtung, in welchem die Filtervorrichtung regeneriert wird oder regenerierbar ist, mittels der Brennervorrichtung der Abgasstrom erhitzbar ist.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass wahlweise ausschließlich entweder ein oder mehrere Zusatzstoffe zugeführt werden oder aber mittels der Brennervorrichtung der Abgasstrom erhitzt wird.
  • Günstig kann es sein, wenn bezüglich einer Strömungsrichtung des Abgasstroms stromaufwärts der Filtervorrichtung eine Mischstrecke angeordnet ist, auf welcher der Abgasstrom in einem Abscheidebetrieb der Reinigungsvorrichtung mit einem oder mehreren Zusatzstoffen, insbesondere Harnstoff, vermischbar ist und/oder auf welcher der Abgasstrom in einem Regenerationsbetrieb der Reinigungsvorrichtung mittels einer Brennervorrichtung erhitzbar ist.
  • Maßgebend für eine optimale Redox-Wirkung einer Beschichtung, insbesondere einer katalytischen Beschichtung, sind insbesondere die Beschichtungsdicke und die Konzentration des katalytischen Materials, insbesondere eine Vanadatkonzentration.
  • Vorzugsweise wird die Oxidationswirkung so festgelegt, dass bei den Sollbetriebstemperaturen kein Ammoniak verbrannt wird und dass bei der thermischen Rußregeneration die Oxidationswirkung dennoch so stark ist, dass der Ruß in kurzer Zeit abbrennt.
  • Die Eindüsung von Harnstoff wird während des Rußabbrennvorganges vorzugsweise unterbrochen, insbesondere um eine Verbrennung von Harnstoff bei Temperaturen von über 500 °C zu vermeiden.
  • Ammoniak wird insbesondere zur Stickoxidreduktion verwendet, verbrennt jedoch selbst bei über 500 °C bei vorhandenem Vanadat-Katalysator zu Stickoxiden.
  • Vorzugsweise ist die Zuführvorrichtung unmittelbar stromabwärts einer Brennervorrichtung zum Erhitzen des Abgasstroms angeordnet. Eine Brennermischstrecke kann dann vorzugsweise auch als Mischstrecke für den einen oder die mehreren Zusatzstoffe genutzt werden.
  • Vorzugsweise wird durch Ausnützung der Redoxfunktion des Filterkörpers der Filtervorrichtung eine separate Vorrichtung zur Stickoxidreduktion, insbesondere ein separater SCR-Reaktor, entbehrlich. Hierdurch können insbesondere Bauraum und Kosten eingespart werden.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung ein Wabenkörper ist, welcher eine Wabenwandstärke von mindestens ungefähr 250 µm, vorzugsweise mindestens ungefähr 300 µm, insbesondere mindestens ungefähr 330 µm, aufweist.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung ein Wabenkörper ist, welcher eine Wabenwandstärke von höchstens ungefähr 500 µm, vorzugsweise höchstens ungefähr 430 µm, insbesondere höchstens ungefähr 400 µm, aufweist.
  • Günstig kann es sein, wenn ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung ein Wabenkörper ist, welcher eine Zelldichte von mindestens ungefähr 50 Zellen pro Quadratzoll (7,75 Zellen pro cm2), vorzugsweise mindestens ungefähr 80 Zellen pro Quadratzoll (12,4 Zellen pro cm2), insbesondere ungefähr 100 Zellen pro Quadratzoll (15,5 Zellen pro cm2), aufweist.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung ein Wabenkörper ist, welcher eine Zelldichte von höchstens ungefähr 200 Zellen pro Quadratzoll (31 Zellen pro cm2), vorzugsweise höchstens ungefähr 130 Zellen pro Quadratzoll (20,15 Zellen pro cm2), aufweist.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung ein Wabenkörper ist, bei welchem ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten parallel zueinander verlaufenden Wabenwandmittelebenen mindestens ungefähr 2 mm, vorzugsweise mindestens ungefähr 2,3 mm, insbesondere ungefähr 2,54 mm, beträgt.
  • Eine Wabenwandmittelebene erstreckt sich vorzugsweise in der Wabenwand und/oder längs der Wabenwand. Bezüglich einer Dickenrichtung, in welcher die Wabenwandstärke gemessen wird, ist die Wabenwandmittelebene vorzugsweise mittig in der Wabenwand angeordnet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung ein Wabenkörper ist, bei welchem ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten parallel zueinander verlaufenden Wabenwandmittelebenen höchstens ungefähr 3 mm, vorzugsweise höchstens ungefähr 2,8 mm, beträgt.
  • Insbesondere bei der Verwendung einer Dieselmotorvorrichtung auf einem Schiff und bei der Verwendung von schwefelhaltigem Brennstoff kann der Einsatz eines Abgaspartikelfilters (einer Reinigungsvorrichtung) dadurch erschwert werden, dass dieser sich bereits nach kurzer Betriebszeit mit Asche zusetzt. Beispielsweise bei der Verwendung von normalen Filtern von Personenkraftwagen (PKW) hat sich gezeigt, dass diese im Schiffsbetrieb bereits nach 100 Betriebsstunden mit Asche überfüllt waren und zu hohe Abgasgegendrücke erzeugten. Wartungsintervalle für Filter von ungefähr 100 Betriebsstunden sind für den Schiffsbetrieb undenkbar.
  • Vorzugsweise ist ein poröser Filterkörper der Filtervorrichtung so ausgebildet, dass im Abgasstrom des Dieselmotors enthaltene Asche durch den Filterkörper durchsickern kann, zugleich jedoch Ruß zurückgehalten wird, beispielsweise zu 99,5 % der Partikelanzahl. Dies wird vorzugsweise durch geeignete Geometrie und Mikrostruktur des Filterkörpers ermöglicht.
  • Der Funktion des porösen Filterkörpers liegt vorzugsweise folgendes Prinzip zugrunde:
    Rußpartikel, welche auf den Filterkörper auftreffen, sind im mittleren Durchmesser beispielsweise etwa 200-mal kleiner als ein mittlerer Porendurchmesser des Filterkörpers. Die Rußpartikel, insbesondere Nanopartikel, werden somit nicht durch eine Siebwirkung festgehalten, sondern lagern sich insbesondere bei einer laminaren Durchströmung des Filterkörpers aufgrund von Adhäsionskräften und/oder Van-der-Waals-Kräften an der porösen Oberflächenstruktur des Filterkörpers an.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Rußpartikel, insbesondere die Nanopartikel, einen mittleren Durchmesser von ungefähr 100 nm aufweisen. Ein mittlerer Porendurchmesser des porösen Filterkörpers beträgt beispielsweise ungefähr 20 µm.
  • Der Ruß lagert sich vorzugsweise zuerst an der Porenstruktur im Innern einer Filterwand des Filterkörpers ab. Durch die Rußablagerungen verkleinern sich die Poren des Filterkörpers sehr zügig, so dass sich der Abscheidegrad der Filtervorrichtung, insbesondere des Filterkörpers, in kurzer Zeit, insbesondere innerhalb weniger Minuten, stark erhöht, beispielsweise um bis zu zwei Zehnerpotenzen. Insbesondere wird der Abscheidegrad durch einen kleiner werdenden Weg von einer Strömungsmitte einer Pore zur Porenoberfläche stark erhöht.
  • Eine Rußablagerung an einer inneren Filterwandstruktur beträgt bis zur höheren Dichtheit des Filters beispielsweise ungefähr 30 mg/l Filtervolumen oder etwa 4 ‰ einer Vollbeladung. Der weitaus größte Teil des Rußes lagert sich während des Beladungsintervalls von beispielsweise 10 h bis beispielsweise 24 h auf der Kanalwand und am Ende des Filterkanals ab. Die Aschepartikel, welche sich zusammen mit den Rußpartikeln auch zum Filter begeben, lagern sich beispielsweise unter denselben physikalischen Bedingungen im Rußdepot ab. Die Aschepartikel haben beispielsweise einen Durchmesser von ungefähr 30 nm.
  • Je kleiner ein Partikel ist, umso größer ist die Wirkung der Van-der-Waals-Kräfte, die den Partikel in Richtung der Porenoberfläche bewegen. Je größer das Porenvolumen und der Porendurchmesser sind, das heißt je größer der (durchschnittliche) Abstand des Partikels zur Porenoberfläche ist, desto geringer sind die auf den Partikel wirkenden Van-der-Waals-Kräfte.
  • Die Aschepartikel klumpen sich vorzugsweise in einem Rußdepot, das heißt in einer an dem Filterkörper gebildeten Rußschicht, zu Konglomeraten oder Agglomeraten zusammen, welche beispielsweise eine Größe im Mikrometerbereich aufweisen. Die Masse der Konglomerate oder Agglomerate wächst mit der dritten Potenz des jeweiligen Durchmessers. Während des Abbrennvorgangs des Rußes, das heißt während der Regeneration einer Filtervorrichtung, bleiben die nicht brennbaren Aschekonglomerate oder Ascheagglomerate vorzugsweise übrig und sickern durch die Poren des porösen Filterkörpers, insbesondere weil ihre Masse nun so groß ist, dass sie den Van-der-Waals-Kräften nur noch in sehr geringem Maße unterworfen sind.
  • Bei zu kleinem Porendurchmesser des Filterkörpers bleiben die Aschekonglomerate oder Ascheagglomerate möglicherweise in dem Filterkörper hängen.
  • Vorzugsweise ist der Filterkörper jedoch so ausgebildet, dass die Aschekonglomerate oder Ascheagglomerate durch die Poren durchsickern können, zugleich jedoch ein hoher Rußabscheidegrad erhältlich ist.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Reinigungs-Strömungskörper eine regenerative Filtervorrichtung zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom umfasst und dass die Reinigungsvorrichtung eine zeitlich und/oder räumlich variable Strömungsführung umfasst, mittels welcher die Filtervorrichtung zeitlich alternierend in voneinander verschiedenen Durchströmungsrichtungen mit dem Abgasstrom durchströmbar ist.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Reinigungsvorrichtung mindestens eine Alternierungsvorrichtung umfasst, mittels welcher eine Durchströmungsrichtung der Filtervorrichtung des Reinigungs-Strömungskörpers umkehrbar ist. Insbesondere ist mittels der Alternierungsvorrichtung vorzugsweise eine Durchströmungsrichtung eines porösen Filterkörpers einer Filtervorrichtung umkehrbar.
  • Durch die Umkehrung der Durchströmungsrichtung wird vorzugsweise eine Eintrittsseite (Anströmseite) eine Austrittsseite (Abströmseite).
  • Die Austrittsseite (Abströmseite) wird durch die Umkehrung der Durchströmungsrichtung entsprechend zur Eintrittsseite (Anströmseite).
  • Mittels der Alternierungsvorrichtung ist vorzugsweise insbesondere eine periodische Umkehrung der Durchströmungsrichtung durchführbar.
  • Die Alternierungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine umschaltbare Strömungsführung, mittels welcher der Abgasstrom wahlweise einer ersten Seite einer Filtervorrichtung, insbesondere eines Filterkörpers, oder einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Filtervorrichtung, insbesondere des Filterkörpers, zuführbar ist.
  • Die umschaltbare Strömungsführung umfasst vorzugsweise mindestens ein Ventil und/oder mindestens eine Klappe, mittels welchem bzw. mittels welcher zur Umkehrung der Durchströmungsrichtung in mindestens einer Filtervorrichtung eine Hauptströmungsrichtung in zumindest einem Abschnitt umkehrbar ist.
  • Günstig kann es sein, wenn die Filtervorrichtung, insbesondere ein Filterkörper der Filtervorrichtung, ortsfest und nicht drehbar angeordnet und von unterschiedlichen Seiten anströmbar und/oder durchströmbar ist.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Filtervorrichtung zwei eintrittsseitige Abgasklappen umfasst, wobei jede der Abgasklappen einen Zugang zu jeweils einer von zwei einander gegenüberliegenden Seiten eines Filterkörpers der Filtervorrichtung ermöglicht. Der Filterkörper ist vorzugsweise quer zu einer Hauptströmungsrichtung des Abgasstroms angeordnet und/oder ausgerichtet.
  • Vorzugsweise sind austrittsseitig ebenfalls zwei Abgasklappen angeordnet.
  • Jede der austrittsseitigen Abgasklappen ist dabei jeweils einer von zwei einander gegenüberliegend angeordneten Seiten des Filterkörpers zugeordnet.
  • Vorzugsweise sind die eintrittsseitigen Abgasklappen parallel zueinander angeordnet.
  • Ferner sind vorzugsweise die austrittsseitigen Abgasklappen parallel zueinander angeordnet.
  • Ein Innenraum der Filtervorrichtung, in welchem ein Filterkörper angeordnet ist, wird vorzugsweise durch den Filterkörper in zwei Hälften geteilt, wobei jeder Hälfte jeweils eine eintrittsseitige Abgasklappe und eine austrittsseitige Abgasklappe zugeordnet sind.
  • Insbesondere mittels einer Steuervorrichtung können die Abgasklappen vorzugsweise über Kreuz geöffnet und geschlossen werden, so dass stets einer von zwei einander gegenüberliegend angeordneten Seiten des Filterkörpers eine geöffnete eintrittsseitige Abgasklappe und eine geschlossene austrittsseitige Abgasklappe zugeordnet sind, während der weiteren der zwei einander gegenüberliegend angeordneten Seiten des Filterkörpers eine geschlossene eintrittsseitige Abgasklappe und eine geöffnete austrittsseitige Abgasklappe zugeordnet sind.
  • Durch geeignetes Öffnen und Schließen der Abgasklappen, beispielsweise mittels einzelner Aktuatoren oder mittels eines einzigen Aktuators und einer Gestängevorrichtung zur Ansteuerung mehrerer, beispielsweise aller vier Abgasklappen, kann somit gewählt werden, welche der zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Filterkörpers eine Anströmseite und welche entsprechend die Abströmseite bildet.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Reinigungsvorrichtung mehrere Filtervorrichtungen umfasst, welche bezüglich einer Strömungsrichtung des Abgasstroms parallel zueinander angeordnet und mit jeweils einem Teil des Abgasstroms durchströmbar sind.
  • Insbesondere kann hierzu eine Strömungswegverzweigung vorgesehen sein, mittels welcher der von dem Dieselmotor abgeführte Abgasstrom teilbar ist, um jeweils einen Teil des Abgasstroms den parallel zueinander angeordneten Filtervorrichtungen zuzuführen.
  • Günstig kann es sein, wenn die Reinigungsvorrichtung mindestens eine stromabwärts der Filtervorrichtung angeordnete Mischungsvorrichtung, insbesondere eine Strömungswegzusammenführung, zum Zusammenführen und/oder Mischen der aus den Filtervorrichtungen abgeführten Abgasströme miteinander umfasst.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Reinigungsvorrichtung ferner eine Abgasanlage und/oder eine Nachbehandlungsvorrichtung umfasst, welcher ein oder mehrere aus der einen oder den mehreren Filtervorrichtungen abgeführte, insbesondere miteinander vermischte, Abgasströme zuführbar sind.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Reinigungsvorrichtung eine oder mehrere Drosselvorrichtungen umfasst, mittels derer ein Abgasvolumenstrom und/oder ein Abgasmassenstrom drosselbar ist.
  • Eine oder mehrere Drosselvorrichtungen können insbesondere in der Reinigungsvorrichtung selbst angeordnet sein.
  • Vorzugsweise sind eine oder mehrere Drosselvorrichtungen stromabwärts des Dieselmotors in einer Abgasführung zur Führung des Abgasstroms angeordnet.
  • Vorzugsweise ist ein Abgasvolumenstrom und/oder ein Abgasmassenstrom mittels einer oder mehrerer Drosselvorrichtungen gezielt und/oder bedarfsweise steuerbar und/oder regelbar.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Reinigungsvorrichtung mehrere Filtervorrichtungen umfasst, welche bezüglich einer Strömungsrichtung des Abgasstroms parallel zueinander angeordnet und mit jeweils einem Teil des Abgasstroms durchströmbar sind. Vorzugsweise sind eine oder mehrere Drosselvorrichtungen stromabwärts einer Strömungswegverzweigung zur Aufteilung des Abgasstroms auf die mehreren Filtervorrichtungen angeordnet. Auf diese Weise können einzelne Teile des Abgasstroms gezielt gesteuert und/oder geregelt werden. Beispielsweise kann hierdurch eine Aufteilung des Gesamtvolumenstroms auf die Filtervorrichtungen gezielt eingestellt werden.
  • Günstig kann es sein, wenn mittels einer oder mehrerer Drosselvorrichtungen ein Abgasvolumenstrom und/oder ein Abgasmassenstrom beim Regenerieren einer Filtervorrichtung gezielt einstellbar, insbesondere drosselbar, ist. Hierdurch kann eine mittels einer Brennervorrichtung maximal erzielbare Temperatur in der zu regenerierenden Filtervorrichtung erhöht werden.
  • Günstig kann es sein, wenn die Reinigungsvorrichtung mehrere Filtervorrichtungen umfasst, welche bezüglich einer Strömungsrichtung des Abgasstroms parallel zueinander angeordnet und mit jeweils einem Teil des Abgasstroms durchströmbar sind. Vorzugsweise sind ferner eine oder mehrere Drosselvorrichtungen stromaufwärts der Filtervorrichtungen angeordnet. Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Drosselvorrichtungen stromabwärts der Filtervorrichtungen angeordnet sind.
  • Eine oder mehrere Drosselvorrichtungen sind vorzugsweise ferner stromaufwärts einer Strömungszusammenführung zur Zusammenführung und/oder zum Mischen von Teilströmen des Abgasstroms angeordnet.
  • Die Filtervorrichtungen umfassen vorzugsweise jeweils eine oder mehrere Brennervorrichtungen, welche insbesondere stromabwärts einer oder mehrerer Drosselvorrichtungen angeordnet sind.
  • Die Brennervorrichtungen sind insbesondere von dem Dieselmotor verschiedene Vorrichtungen.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtungen jeweils eine oder mehrere Brennervorrichtungen umfassen, welche stromaufwärts einer oder mehrerer Drosselvorrichtungen angeordnet sind, wobei die Drosselvorrichtungen dann vorzugsweise stromabwärts des jeweiligen Reinigungs-Strömungskörpers, insbesondere des Filterkörpers, angeordnet sind.
  • Eine Regeneration eines Filterkörpers erfolgt vorzugsweise mittels einer Brennervorrichtung, beispielsweise mittels eines Brennersystems. Beispielsweise können ein oder zwei Brenner mit jeweils 250 kW Brennleistung eingesetzt werden. Eine maximale Brennleistung von insgesamt 500 kW kann jedoch bei großen Filtervorrichtungen nicht ausreichend sein, um die erforderliche Temperatur zur Regenerierung zu erhalten. Vorzugsweise wird daher vor der Brennervorrichtung oder dem Brennersystem eine Drosselklappe angeordnet, mittels welcher ein Abgasmassenstrom, insbesondere durch Erhöhung des Staudrucks, soweit reduziert wird, dass auch mit der gegebenen Brennerleistung die benötigte Regenerationstemperatur erreicht wird.
  • Durch die erzeugte Drosselung des durch die zu regenerierende Filtervorrichtung hindurchgeführten Abgasstroms wird vorzugsweise ein erhöhter Volumenstrom in der einen oder den mehreren weiteren Filtervorrichtungen erzeugt, welche hierdurch vorübergehend höher belastet werden können. Vorzugsweise sind die Filtervorrichtungen jedoch gezielt hierauf ausgelegt.
  • Die gezielte Drosselung des Abgasvolumenstroms bei der Regeneration einer Filtervorrichtung kann insbesondere folgende Vorteile aufweisen: ein Leistungs- und/oder Energieaufwand für die thermische Regeneration kann erheblich reduziert werden, insbesondere ohne eine Regenerationszeit zu verlängern. Ein Brennstoffverbrauch für die Regeneration kann im Verhältnis zum Brennstoffverbrauch des Motors, insbesondere des Dieselmotors, reduziert werden, beispielsweise auf ungefähr 0,3 %. Eine Abgastemperatur in einer nachgeschalteten Abgasanlage und/oder Nachbehandlungsvorrichtung wird aufgrund des geringeren Volumenstroms des erhitzten Teils des Abgasstroms zusätzlich reduziert. Vorzugsweise sind weniger Brennervorrichtungen erforderlich.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Reinigungsvorrichtung eine Wäschervorrichtung zum Auswaschen von Verunreinigungen aus dem Abgasstrom umfasst.
  • Eine Wäschervorrichtung ist insbesondere eine Vorrichtung, bei welcher der Abgasstrom durch eine Flüssigkeit hindurchgeleitet wird, so dass Schadstoffe und/oder Verunreinigungen von der Flüssigkeit aufgenommen und somit aus dem Abgasstrom entfernt werden.
  • Die Wäschervorrichtung ist insbesondere eine Nachbehandlungsvorrichtung, welche vorzugsweise einem oder mehreren Reinigungs-Strömungskörpern und/oder Filtervorrichtungen nachgeschaltet ist.
  • Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Dieselmotorvorrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Dieselmotorvorrichtung, welche insbesondere einen Dieselmotor und eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung umfasst.
  • Die Dieselmotorvorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Seefahrzeug, insbesondere in einem Schiff, oder einer Lokomotive.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Seefahrzeug oder eine Lokomotive, welches eine erfindungsgemäße Dieselmotorvorrichtung umfasst.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Bausatz zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung und/oder einer erfindungsgemäßen Dieselmotorvorrichtung.
  • Vorzugsweise können einzelne oder mehrere der in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile, insbesondere unabhängig von dem jeweiligen Zusammenhang, zur Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts, der erfindungsgemäßen Datenspeichervorrichtung, der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, der erfindungsgemäßen Dieselmotorvorrichtung, des erfindungsgemäßen Fahrzeugs und/oder des erfindungsgemäßen Bausatzes herangezogen werden.
  • Insbesondere können einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile vorgesehen sein:
    Insbesondere zur Einhaltung von derzeit gültigen oder zukünftigen Abgasvorschriften kann bei einem Schwerölbetrieb einer Dieselmotorvorrichtung ein DeNOx-System und/oder ein DeSOx-System vorteilhaft sein.
  • Ein DeNOx-System kann vorzugsweise platzsparend und/oder betriebskostensparend mittels eines geeignet beschichteten, insbesondere SCR-beschichteten, Filterkörpers, insbesondere Partikelfilters, sowie mittels eines SCR-Systems mit Harnstoff im Hochtemperaturbereich realisiert werden. Alternativ oder ergänzend hierzu kann ein Lauge-Wäschersystem vorgesehen sein.
  • Ein DeSOx-System wird beispielsweise mittels einer Wäschervorrichtung, insbesondere eines Abgaswäschers, realisiert. Hierbei können grundsätzlich offene oder geschlossene Wäschersysteme vorgesehen sein.
  • Bei einem offenen System kann Schwefeloxid mit Seewasser (Meerwasser) aus dem Abgas ausgewaschen und an die Mineralstoffe des Seewassers gebunden werden. Das Abwasser wird dann vorzugsweise aufwendig gereinigt oder ungereinigt ins Meer zurückgegeben. Die Partikel und/oder die Stickoxide werden dabei jedoch nur in sehr geringem Maße reduziert.
  • Bei geschlossenen Systemen kann Schwefeloxid mit laugenhaltigem oder mit kalziumhaltigem Wasser beispielsweise in einem Wäscherkreislauf gebunden und als Salz oder Gips ausgeschieden werden. Der Salzabfall oder Gipsabfall muss dann üblicherweise an Land entsorgt werden. Die für den Betrieb erforderlichen Chemikalien müssen mitgeführt werden.
  • Bei einem Betrieb von Wäschersystemen ohne Partikelfilter werden vor allem bei geschlossenem Wäschersystem das System selbst und der zu entsorgende Abfall mit Ruß und Teerstoffen sehr stark verunreinigt und vergiftet, so dass der Betrieb und die Abfallentsorgung entweder praktisch unmöglich oder zumindest sehr teuer werden.
  • Vorzugsweise weist eine Reinigungsvorrichtung und/oder eine Dieselmotorvorrichtung daher einzelne oder mehrere der folgenden Komponenten auf: ein System aus mehreren parallel zueinander angeordneten Filtervorrichtungen mit Drosselklappe, Regenerationsbrenner, Harnstoffeindüsung, Strömungsumkehr, SCR-Filter und gegebenenfalls Wärmetauscher. Vorzugsweise ist ferner eine Wäschervorrichtung zum Auswaschen von Schwefelverbindungen (Schwefelwäscher) vorgesehen, welche mit Seewasser oder als geschlossener Schwefelwäscher mit Lauge betrieben wird. Zur Abgastemperaturerhöhung vor Kaminaustritt, insbesondere zur Vermeidung einer sogenannten Dampffahne, kann zudem ein Wärmetauscher vorgesehen sein.
  • Die Vorteile dieses Systems liegen insbesondere darin, dass ein Wäscherabfall, insbesondere Seewasser oder Lauge, keine giftigen schwarzen Rückstände aufweist. Zudem kann eine Rußbelegung und/oder eine Belegung mit Teerstoffen des Abgastrakts und/oder von Wärmetauschern vermieden werden.
  • Vorzugsweise kann zudem ein Meerwasserwäscher ohne Zusatzstoffe und ohne Abfallentsorgung realisiert werden. Zur selektiven katalytischen Reduktion sind zudem vorzugsweise geringe Harnstoffmengen, beispielsweise ungefähr 60 kg einer 40 %igen Harnstofflösung pro Tonne Brennstoff erforderlich.
  • Günstig kann zudem eine erforderliche Energiemenge für die Filterregeneration von beispielsweise ungefähr 0,3 % des Motorbrennstoffverbrauchs sein.
  • Insbesondere im Vergleich zur Wäschervorrichtung ist die Filtervorrichtung vorzugsweise bauraumsparend.
  • Durch mehrere parallel angeordnete Filtervorrichtungen (Partialreaktoren) und/oder durch eine Drosselung bei der Regeneration können vorzugsweise die thermischen Belastungen des Abgassystems reduziert werden.
  • Vorzugsweise ist selbst bei Schwerölbetrieb ein komplett gereinigtes Abgas erhältlich, welches hinsichtlich des Schadstoffgehalts vergleichbar ist mit Abgas bei einem Gasbetrieb oder sogar besser als das Abgas bei einem Gasbetrieb.
  • Unter einer Reinigung des Abgasstroms ist insbesondere eine Umwandlung, eine Absorption und/oder eine Filterung von Schadstoffen und Verunreinigungen des ansonsten insbesondere aus Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, Wasser und/oder Sauerstoff bestehenden Gasstroms zu verstehen.
  • Zur Weiterbildung der Erfindung können vorzugsweise ferner einzelne oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile der Verfahren und Vorrichtungen aus der DE 10 2012 100 687 A1 und/oder aus der DE 10 2012 108 698 A1 herangezogen werden. Auf diese Druckschriften wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen und deren Inhalt wird hiermit durch Inbezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.
  • Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Dieselmotorvorrichtung, welche einen Dieselmotor und eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms des Dieselmotors umfasst, wobei die Reinigungsvorrichtung eine als offener Schwefeloxid-Wäscher ausgebildete Wäschervorrichtung umfasst;
  • 2 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II in 1;
  • 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs III in 1;
  • 4 eine schematische perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung einer Brennervorrichtung, einer Zuführvorrichtung, einer Mischstrecke und eines Reinigungs-Strömungskörpers der Reinigungsvorrichtung der Dieselmotorvorrichtung aus 1;
  • 5 eine schematische perspektivische Darstellung des Reinigungs-Strömungskörpers aus 4;
  • 6 eine schematische perspektivische Darstellung des Reinigungs-Strömungskörpers aus 5, wobei der Reinigungs-Strömungskörper längs einer horizontalen Mittelebene des Reinigungs-Strömungskörpers geschnitten dargestellt ist;
  • 7 einen schematischen horizontalen Querschnitt durch den Reinigungs-Strömungskörper aus 4;
  • 8 eine der 7 entsprechende schematische Darstellung des Reinigungs-Strömungskörpers aus 4, wobei alternative Strömungswege zur Durchströmung einer Filtervorrichtung des Reinigungs-Strömungskörpers dargestellt sind;
  • 9 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IX in 1;
  • 10 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Dieselmotorvorrichtung, bei welcher eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen ist, die eine als geschlossener Schwefeloxid-Wäscher ausgebildete Wäschervorrichtung umfasst; und
  • 11 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XI in 10.
  • Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Eine in den 1 bis 9 dargestellte erste Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Dieselmotorvorrichtung findet beispielsweise in einem als Ganzes mit 102 bezeichneten Seefahrzeug, insbesondere einem Schiff, oder in einer als Ganzes mit 104 bezeichneten Lokomotive, insbesondere einem Zug, Anwendung.
  • Die Dieselmotorvorrichtung 100 dient dabei insbesondere zum Antrieb des Seefahrzeugs 102 bzw. der Lokomotive 104, um das Seefahrzeug 102 bzw. die Lokomotive 104 in Bewegung zu versetzen.
  • Die Dieselmotorvorrichtung 100 umfasst einen Dieselmotor 106, mittels welchem durch Verbrennen von Treibstoff, insbesondere Schweröl oder Marine-Destillat-Öl, mechanische Energie erzeugbar ist.
  • Im Betrieb des Dieselmotors 106 emittiert dieser Abgas, welches mit Schadstoffen belastet ist und daher vor einer Abgabe desselben an die Umwelt vorzugsweise gereinigt wird.
  • Die Dieselmotorvorrichtung 100 umfasst hierzu eine Reinigungsvorrichtung 108, welcher ein Abgasstrom aus dem Dieselmotor 106 zuführbar ist, um diesen zu reinigen.
  • Insbesondere sind mittels der Reinigungsvorrichtung 108 Verunreinigungen, insbesondere Rußpartikel und/oder Aschepartikel, aus dem Abgasstrom des Dieselmotors 106 entfernbar.
  • Nach erfolgter Reinigung des Abgasstroms kann dieser über eine Abgasführung 110, beispielsweise über einen Kamin 112, an eine Umgebung der Dieselmotorvorrichtung 100 abgegeben werden.
  • Die Reinigungsvorrichtung 108 umfasst bei der in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsform der Dieselmotorvorrichtung 100 mehrere, beispielsweise drei, bezüglich einer Strömungsrichtung 114 des Abgasstroms parallel zueinander geschaltete und/oder angeordnete Reinigungs-Strömungskörper 116.
  • Dabei sind ein erster Reinigungs-Strömungskörper 116a, ein zweiter Reinigungs-Strömungskörper 116b und ein dritter Reinigungs-Strömungskörper 116c vorgesehen.
  • Mittels einer Strömungswegverzweigung 118 ist der aus dem Dieselmotor 106 abgeführte Abgasstrom auf die drei Reinigungs-Strömungskörper 116a, 116b, 116c aufteilbar.
  • Mittels einer Strömungswegzusammenführung 120 sind die durch die Reinigungs-Strömungskörper 116a, 116b, 116c hindurchgeführten Abgasströme, insbesondere Teile des Gesamtabgasstroms, zusammenführbar.
  • Jedem Reinigungs-Strömungskörper 116 sind mindestens eine Drosselvorrichtung 122, mindestens eine Brennervorrichtung 124, mindestens eine Zuführvorrichtung 126, mindestens eine Mischstrecke 128 und/oder mindestens eine Sensorvorrichtung 130 zugeordnet.
  • Mittels der Drosselvorrichtungen 122 kann eine Verteilung des Abgasstroms auf die drei Reinigungs-Strömungskörper 116a, 116b, 116c gezielt beeinflusst werden.
  • Die Drosselvorrichtungen 122 sind hierzu insbesondere als Ventilvorrichtungen 132 ausgebildet. Vorzugsweise ist jeder Ventilvorrichtung 132 ein Antriebsmotor 134 zugeordnet, so dass jede Ventilvorrichtung 132 automatisch geöffnet, geschlossen und/oder zur Drosselung in vorgegebenen Zwischenstellungen angeordnet werden kann.
  • Bei der in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsform der Dieselmotorvorrichtung 100 sind jedem Reinigungs-Strömungskörper 116 jeweils zwei Brennervorrichtungen 124 zugeordnet.
  • Jede Brennervorrichtung 124 umfasst dabei eine Luftzuführung 136 und eine Brennstoffzuführung 138 sowie ein Brennerelement 140.
  • Mittels der Luftzuführung 136 ist dem Brennerelement 140 Luft zuführbar.
  • Mittels der Brennstoffzuführung 138 ist dem Brennerelement 140 Brennstoff, insbesondere Schweröl oder Marine-Destillat-Öl, zuführbar.
  • Mittels des Brennerelements 140 kann somit Brennstoff verbrannt und zur Erzeugung von Wärme genutzt werden.
  • Insbesondere werden die Luft mittels der Luftzuführung 136 und der Brennstoff mittels der Brennstoffzuführung 138 direkt in den Abgasstrom eingeleitet, um diesen stark zu erhitzen.
  • Mittels einer oder mehrerer Zuführvorrichtungen 126 ist dem Abgasstrom ein Zusatzstoff, insbesondere ein chemisch reaktiver Zusatzstoff, beispielsweise Harnstoff, zuführbar.
  • Die Zuführung von Harnstoff kann insbesondere zur Reduktion von Stickoxiden in dem Abgasstrom dienen.
  • Die Mischstrecke 128 eines jeden Reinigungs-Strömungskörpers 116 umfasst beispielsweise mehrere Mischelemente 142, mittels welchen eine turbulente Strömung des Abgasstroms erzeugt werden kann, um die darin enthaltenen Bestandteile, beispielsweise den zugeführten Zusatzstoff, gleichmäßig in dem Abgasstrom zu verteilen.
  • Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, sind die beschriebenen Elemente bezüglich der Strömungsrichtung 114 in der folgenden Reihenfolge angeordnet: Zunächst ist die Drosselvorrichtung 122 vorgesehen, auf welche die Brennervorrichtungen 124 folgen. Auf die Brennervorrichtungen 124 folgen die Zuführvorrichtungen 126, an welche sich wiederrum die Mischstrecke 128 anschließt. Auf die Mischstrecke 128 schließlich folgt der eigentliche Reinigungs-Strömungskörper 116.
  • Wie insbesondere 3 zu entnehmen ist, umfasst jeder Reinigungs-Strömungskörper 116 eine variable und/oder umschaltbare Strömungsführung 144, mittels welcher der Abgasstrom auf zweierlei Wegen in ein Gehäuse 146 des Reinigungs-Strömungskörpers 116 einleitbar und aus dem Gehäuse 146 abführbar ist.
  • Die Strömungsführung 144 umfasst vorzugsweise vier Ventilvorrichtungen 132, welche insbesondere mittels jeweils eines Antriebsmotors 134 oder mittels eines gemeinsamen Antriebsmotors 134 automatisch betätigbar sind.
  • Zwei Ventilvorrichtungen 132 bilden eintrittsseitige Abgasklappen 148 des Reinigungs-Strömungskörpers 116.
  • Die zwei weiteren Ventilvorrichtungen 132 bilden austrittsseitige Abgasklappen 150 des Reinigungs-Strömungskörpers 116.
  • Eine Filtervorrichtung 152 des Reinigungs-Strömungskörpers 116 teilt einen Innenraum 154 des Gehäuses 146 der Länge nach derart, dass jedem Teil des Innenraums 154 des Gehäuses 146 jeweils eine eintrittsseitige Abgasklappe 148 und eine austrittsseitige Abgasklappe 150 zugeordnet sind.
  • Die Strömungsführung 144 ist insbesondere als eine Alternierungsvorrichtung 156 ausgebildet, mittels welcher eine Durchströmungsrichtung der Filtervorrichtung 152 umkehrbar ist.
  • Hierzu können die Abgasklappen 148, 150 über Kreuz geöffnet werden, so dass der Abgasstrom in einem Teil des Innenraums 154 durch eine eintrittsseitige Abgasklappe 148 zuführbar und in dem anderen Teil des Innenraums 154 durch eine austrittsseitige Abgasklappe 150 abführbar ist.
  • Im Normalbetrieb strömt der Abgasstrom somit stets durch eine einzige eintrittsseitige Abgasklappe 148 in den Innenraum 154 des Gehäuses 146 hinein. In einem nächsten Schritt strömt der Abgasstrom durch die Filtervorrichtung 152 hindurch, um von dem einen Teil des Innenraums 154 des Gehäuses 146 in den anderen Teil 154 zu gelangen. Schließlich strömt der Abgasstrom durch die geöffnete austrittsseitige Abgasklappe 150 hinaus (siehe insbesondere die 3 und 8).
  • Der Teil des Innenraums 154 des Gehäuses 146, in welchen der Abgasstrom durch eine geöffnete eintrittsseitige Abgasklappe 148 hineinströmt, bildet eine Eintrittsseite 158 der Filtervorrichtung 152. Von dieser Eintrittsseite 158 wird die Filtervorrichtung 152 angeströmt, so dass eine der Eintrittsseite 158 zugewandte Oberfläche der Filtervorrichtung 152 insbesondere eine Anströmseite 160 bildet.
  • Der Teil des Innenraums 154 des Gehäuses 146, aus welchem das Abgas durch die geöffnete austrittsseitige Abgasklappe 150 abführbar ist, bildet eine Austrittsseite 162 der Filtervorrichtung 152.
  • Eine der Austrittsseite 162 zugewandte Oberfläche der Filtervorrichtung 152 ist somit insbesondere eine Abströmseite 164 der Filtervorrichtung 152.
  • Beispielsweise stromabwärts der austrittsseitigen Abgasklappen 150 kann eine Sensorvorrichtung 130 vorgesehen sein, insbesondere um eine Temperatur und/oder einen Druckabfall im Betrieb der Dieselmotorvorrichtung 100 zu bestimmen oder zu ermitteln.
  • Wie insbesondere 8 zu entnehmen ist, kann durch kreuzweises Umschalten der Ventilvorrichtungen 132, insbesondere durch Schließen der zunächst geöffneten eintrittsseitigen Abgasklappe 148 und der zunächst geöffneten austrittsseitigen Abgasklappe 150 sowie durch Öffnen der zunächst geschlossenen eintrittsseitigen Abgasklappe 148 und der zunächst geschlossenen austrittsseitigen Abgasklappe 150, eine Durchströmungsrichtung der Filtervorrichtung 152 umgekehrt werden.
  • Die Eintrittsseite 158 wird dabei zur Austrittsseite 162. Die Austrittsseite 162 wird im Umkehrschluss zur Eintrittsseite 158.
  • Ebenso wird die Anströmseite 160 der Filtervorrichtung 152 zur Abströmseite 164, während die Abströmseite 164 der Filtervorrichtung 152 zur neuen Anströmseite 160 wird.
  • Beispielsweise zur Durchleitung des Abgasstroms ohne eine Reinigung mittels der Filtervorrichtung 152 kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sämtliche Abgasklappen 148, 150 geöffnet werden.
  • Wie insbesondere den 5 und 6 zu entnehmen ist, umfasst die Filtervorrichtung 152 eine Aufnahmevorrichtung 166 zur Aufnahme mehrerer Filterelemente 168, beispielsweise zur Aufnahme von 64 oder 100 Filterelementen 168.
  • Die Filterelemente 168 sind insbesondere Filterkörper 170, beispielsweise Wabenkörper 172, oder bilden einen Filterkörper 170, beispielsweise einen Wabenkörper 172.
  • Ein Filterkörper 170, insbesondere ein Wabenkörper 172, weist vorzugsweise folgende Spezifikation auf: Das Material ist vorzugsweise Siliziumcarbid (SiC), mullitisch gebunden, oder Mullit, mullitisch gebunden. Ein Porenvolumen beträgt vorzugsweise zwischen ungefähr 45 % und ungefähr 50 %. Ein mittlerer Porendurchmesser beträgt vorzugsweise ungefähr 20 µm bis ungefähr 21 µm.
  • Die Zelligkeit beträgt vorzugsweise 100 Zellen pro Quadratzoll (100 cells per square inch, cpsi). Die Thermoschockbeständigkeit liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 167 und ungefähr 177. Vorzugsweise weist der Filterkörper 170 eine hohe Aschesickerung auf und ist beständig bis zu einer Temperatur von mindestens ungefähr 1.350 °C. Der Filterkörper 170 weist vorzugsweise ferner eine Eisen-Aluminium-Vanadat- oder Eisen-Erbium-Vanadat-Beschichtung auf. Die Anzahl und/oder Größe der Filterkörper 170 wird vorzugsweise so gewählt, dass zwischen ungefähr 2 kW und ungefähr 5 kW Motorleitung pro Liter Filtervolumen vorgesehen sind. Vorzugsweise ist ein Partikelanzahlabscheidegrad von mindestens ungefähr 99,5 % vorgesehen.
  • Den Reinigungs-Strömungskörpern 116 nachgeordnet ist eine Nachbehandlungsvorrichtung 174.
  • Die Nachbehandlungsvorrichtung 174 ist insbesondere als eine Wäschervorrichtung 176 ausgebildet.
  • Wie insbesondere 9 zu entnehmen ist, ist die Wäschervorrichtung 176 gemäß der in den 1 bis 9 dargestellten ersten Ausführungsform der Dieselmotorvorrichtung 100 ein offener Schwefeloxidwäscher (SOx-Wäscher) zum Abscheiden von Schwefeloxiden aus dem Abgasstrom.
  • Insbesondere umfasst die Nachbehandlungsvorrichtung 174 zwei Wärmetauscher 178. Ein Wärmetauscher 178 ist bezüglich der Strömungsrichtung 114 des Abgasstroms stromaufwärts eines Wäscherelements 180 der Wäschervorrichtung 176 angeordnet. Der weitere Wärmetauscher 178 ist bezüglich der Strömungsrichtung 114 des Abgasstroms stromabwärts des Wäscherelements 180 angeordnet.
  • Mittels der Wärmetauscher 178 kann die Temperatur des Abgasstroms zur effizienten Abscheidung von Schwefeloxid gezielt beeinflusst werden. Ferner kann hierdurch eine sogenannte Dampffahne reduziert oder vermieden werden.
  • Das Wäscherelement 180 wird einerseits mit dem Abgasstrom und andererseits mit einem Spülmedium, beispielsweise Seewasser (Meerwasser), durchströmt, so dass sich Verunreinigungen des Abgasstroms, insbesondere Schwefeloxid, in dem Spülmedium lösen oder darin abgeschieden werden.
  • Das auf diese Weise gereinigte Abgas wird schließlich über die Abgasführung 110 an die Umwelt abgegeben.
  • Das mit den Verunreinigungen, insbesondere mit Schwefeloxid, verunreinigte Spülmedium, wird insbesondere mittels einer Schlammabscheidevorrichtung 182 gereinigt und schließlich zurück ins Meer geleitet.
  • Der in der Schlammabscheidevorrichtung 182 erhältliche Schlamm wird insbesondere einem Speicherbehälter 184 zugeführt, um zu einem späteren Zeitpunkt entsorgt zu werden.
  • Die in den 1 bis 9 dargestellte erste Ausführungsform der Dieselmotorvorrichtung 100 funktioniert wie folgt:
    Im Betrieb des Dieselmotors 106 wird beispielsweise Schweröl mit Luft verbrannt und dabei Abgas erzeugt. Das Abgas kann grundsätzlich an die Umgebung abgegeben werden, verunreinigt die Umgebung dabei jedoch stark. Folglich ist eine Reinigung des Abgases erforderlich.
  • Der Abgasstrom wird hierzu der Reinigungsvorrichtung 108 zugeführt.
  • Mittels der Strömungswegverzweigung 118 wird der Abgasstrom zunächst in mindestens zwei Teile, beispielsweise in drei Teile, geteilt, insbesondere gleichmäßig aufgeteilt, um den Reinigungs-Strömungskörpern 116 und den darin enthaltenen Filtervorrichtungen 152 zugeführt zu werden.
  • Mittels der Filtervorrichtungen 152 sind insbesondere Rußpartikel aus dem Abgasstrom abscheidbar.
  • Ferner sind mittels der Filtervorrichtungen 152 vorzugsweise Aschepartikel, insbesondere Teilchen aus anorganischen Stoffen, aus dem Abgasstrom abscheidbar.
  • Insbesondere durch die Zuführung von Zusatzstoff, insbesondere Harnstoff, mittels der Zuführvorrichtungen 126 und/oder durch geeignete katalytische Beschichtung der Filtervorrichtungen 152 kann mittels der Reinigungsvorrichtung 108 zudem ein Stickoxidgehalt des Abgasstroms reduziert werden.
  • Stromabwärts der Reinigungs-Strömungskörper 116 wird der Abgasstrom schließlich mittels der Strömungswegzusammenführung 120 zusammengeführt und der Nachbehandlungsvorrichtung 174 zugeführt.
  • Mittels der Nachbehandlungsvorrichtung 174 können schließlich noch Schwefeloxide aus dem Abgasstrom ausgeschieden werden, so dass schließlich ein gereinigter Abgasstrom über die Abgasführung 110 abgeführt wird.
  • In dem vorstehend beschriebenen Reinigungsbetrieb (Filterbetrieb; Abscheidebetrieb) der Reinigungsvorrichtung 108 werden die Filtervorrichtungen 152 mit zunehmender Betriebsdauer zunehmend mit Verunreinigungen beladen.
  • Ab einem gewissen Beladungsgrad wird die Effizienz der Filtervorrichtungen 152 beeinträchtigt und/oder ein Druckabfall in den Filtervorrichtungen 152 für einen effizienten Betrieb des Dieselmotors 106 zu hoch.
  • Die Filtervorrichtungen 152 werden daher in regelmäßigen Abständen, beispielsweise nach ungefähr 10 h bis nach ungefähr 24 h Betriebsdauer, thermisch regeneriert.
  • Die Regeneration der Filtervorrichtungen 152 erfolgt vorzugsweise nicht gleichzeitig. Vielmehr werden die Filtervorrichtungen 152 der drei Reinigungs-Strömungskörper 116 nacheinander regeneriert.
  • Hierdurch kann die bei der Regeneration einer Filtervorrichtung 152 erhöhte Abgastemperatur stromabwärts der Strömungswegzusammenführung 120 auf ein Minimum reduziert werden. Insbesondere kann hierdurch die Nachbehandlungsvorrichtung 174 geschont werden.
  • Zur Regeneration einer Filtervorrichtung 152 wird zunächst der Volumenstrom des durch die zu regenerierende Filtervorrichtung 152 hindurchgeführten Abgasstroms mittels der Drosselvorrichtung 122 gedrosselt.
  • Zudem wird mittels der Brennervorrichtungen 124 die Temperatur des Abgasstroms erhöht, insbesondere durch Verbrennen von Brennstoff mit Luft, welche dem Abgasstrom zugeführt werden.
  • Der somit stark erhitzte Abgasstrom wird schließlich der Filtervorrichtung 152 zugeführt, so dass sich die gesamte Filtervorrichtung 152 stark erhitzt.
  • Durch dieses starke Erhitzen wird der in der Filtervorrichtung 152 abgeschiedene Ruß verbrannt und als unschädlicher Stoff, insbesondere als Kohlenstoffdioxid (CO2), aus der Filtervorrichtung 152 abgeführt.
  • Die in der Filtervorrichtung 152 enthaltene Asche wird nicht verbrannt.
  • Nach erfolgter Regeneration der Filtervorrichtung 152 wird mittels der Strömungsführung 144, insbesondere mittels der Alternierungsvorrichtung 156, die Durchströmungsrichtung der Filtervorrichtung 152 umgekehrt. Hierzu werden die Abgasklappen 148, 150 über Kreuz geöffnet bzw. geschlossen.
  • Die zuvor auf der Anströmseite 160 anhaftenden Partikel, insbesondere Aschepartikel, sind aufgrund der Änderung der Durchströmungsrichtung dann auf der Abströmseite 164 der Filtervorrichtung 152 angelagert und können somit im weiteren Betrieb der Reinigungsvorrichtung 108 einfach von der Filtervorrichtung 152 abgeblasen werden.
  • Während der Regeneration und somit während der Nutzung der Brennervorrichtung 124 sind die Zuführvorrichtungen 126, welche stromabwärts der aktivierten Brennervorrichtungen 124 angeordnet sind, vorzugsweise deaktiviert. Auf diese Weise kann eine Überhitzung des Zusatzstoffes und somit eine negative Beeinflussung der Abgasqualität vorzugsweise verhindert werden. Nach dem Deaktivieren der Brennervorrichtungen 124 werden die Zuführvorrichtungen 126 vorzugsweise wieder aktiviert.
  • Nach erfolgter Regeneration einer Filtervorrichtung 152 werden nacheinander die weiteren Filtervorrichtungen 152 regeneriert.
  • Insbesondere werden die Filtervorrichtungen 152 stets im Wesentlichen unmittelbar nacheinander regeneriert, so dass die Filtervorrichtungen 152 der Reinigungs-Strömungskörper 116 stets zumindest näherungsweise denselben Beladungsgrad aufweisen.
  • Eine in den 10 und 11 dargestellte zweite Ausführungsform einer Dieselmotorvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 9 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Wäschervorrichtung 176 als ein geschlossener Schwefeloxidwäscher (SOx-Wäscher) ausgebildet ist.
  • Bei einem solchen geschlossenen System ist insbesondere eine Wiederverwendung des Spülmediums vorgesehen.
  • Das Spülmedium ist insbesondere eine Lauge, welche eine effiziente Abtrennung von Schwefeloxid aus dem Abgasstrom ermöglicht.
  • Die Lauge wird dabei insbesondere in einem Kreislauf geführt und nach einer Durchleitung durch das Wäscherelement 180 und die Schlammabscheidevorrichtung 182 mittels einer Aufbereitungsvorrichtung 186 aufbereitet.
  • Mittels einer Frischwasserzufuhr 188 und/oder einer Additivzufuhr 190 kann zusätzliches Spülmedium bereitgestellt und/oder vorhandenes Spülmedium in seiner chemischen Zusammensetzung beeinflusst werden.
  • Ferner kann ein Abwassertank 192 vorgesehen sein, beispielsweise zur Zwischenspeicherung des Spülmediums.
  • Im Übrigen stimmt die in den 10 und 11 dargestellte zweite Ausführungsform einer Dieselmotorvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 9 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012100687 A1 [0181]
    • DE 102012108698 A1 [0181]

Claims (50)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Dieselmotorvorrichtung (100), welche insbesondere mit Schweröl (HFO) und/oder Marine-Destillat-Öl (MDO) als Treibstoff betrieben wird, umfassend: – Betreiben eines Dieselmotors (106) der Dieselmotorvorrichtung (100); – Zuführen eines Abgasstroms des Dieselmotors (106) zu einem Reinigungs-Strömungskörper (116) einer Reinigungsvorrichtung (108) zur Reinigung des Abgasstroms.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrom zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom einer Filtervorrichtung (152), insbesondere einer regenerativen Filtervorrichtung (152), des Reinigungs-Strömungskörpers (116) zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrom zum Abscheiden von Rußpartikeln mit einer Temperatur von höchstens ungefähr 400 °C, vorzugsweise höchstens ungefähr 380 °C, der Filtervorrichtung (152) zugeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrom zum Regenieren der Filtervorrichtung (152) mit einer Temperatur von mindestens ungefähr 450 °C, vorzugsweise mindestens ungefähr 500 °C, der Filtervorrichtung (152) zugeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer von dem Dieselmotor (106) verschiedenen Brennervorrichtung (124) und/oder durch Änderung einer Steuerung des Dieselmotors (106) zum Regenieren der Filtervorrichtung (152) ein im Vergleich zu einem Abscheidebetrieb der Filtervorrichtung (152) erhitzter Abgasstrom erzeugt wird, welcher mit einer Temperatur von mindestens ungefähr 450 °C, vorzugsweise mindestens ungefähr 500 °C, der Filtervorrichtung (152) zugeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Sensorvorrichtung (130) und/oder einer Steuervorrichtung der Dieselmotorvorrichtung (100) während des Betriebs der Dieselmotorvorrichtung (100), insbesondere während eines Abscheidebetriebs bei der Abscheidung von Rußpartikeln mittels der Filtervorrichtung (152), ein Beladungsgrad der Filtervorrichtung (152) mit Verunreinigungen, insbesondere mit Rußpartikeln, ermittelbar ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen einer Beladung der Filtervorrichtung (152) mit mehr als 5 Gramm Ruß pro Liter Filtervolumen, vorzugsweise mehr als 7 Gramm Ruß pro Liter Filtervolumen, insbesondere ungefähr 8 Gramm Ruß pro Liter Filtervolumen, eine automatische Regeneration der Filtervorrichtung (152) gestartet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (152) mittels einer variablen Strömungsführung (144) zeitlich alternierend in voneinander verschiedenen Durchströmungsrichtungen mit dem Abgasstrom durchströmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmungsrichtung der Filtervorrichtung (152) im Wesentlichen unmittelbar nach einer Regeneration der Filtervorrichtung (152) umgekehrt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrom mehreren parallel zueinander angeordneten und/ oder parallel zueinander durchströmbaren Filtervorrichtungen (152) zugeführt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die mehreren Filtervorrichtungen (152) hindurchgeführten Abgasströme stromabwärts der Filtervorrichtungen (152) zusammengeführt und miteinander vermischt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die mehreren Filtervorrichtungen (152) hindurchgeführten Abgasströme stromabwärts der Filtervorrichtungen (152) einer Abgasanlage und/oder einer Nachbehandlungsvorrichtung (174) zugeführt werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtungen (152) zeitlich nacheinander, insbesondere im Wesentlichen unmittelbar nacheinander, regeneriert werden.
  14. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Steuervorrichtung einer Dieselmotorvorrichtung (100) ausgeführt wird.
  15. Datenspeichervorrichtung, auf welcher ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14 gespeichert ist.
  16. Reinigungsvorrichtung (108) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
  17. Reinigungsvorrichtung (108) zur Reinigung eines Abgasstroms eines Dieselmotors (106), umfassend eine Steuervorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
  18. Reinigungsvorrichtung (108) zur Reinigung eines Abgasstroms eines Dieselmotors (106), umfassend eine Steuervorrichtung, auf welcher ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14 gespeichert und/oder ausführbar ist.
  19. Reinigungsvorrichtung (108), insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 18, zur Reinigung eines Abgasstroms eines Dieselmotors (106), umfassend einen Reinigungs-Strömungskörper (116), welcher im Betrieb der Reinigungsvorrichtung (108) mit zumindest einem Teil des Abgasstroms des Dieselmotors (106) durchströmt wird.
  20. Reinigungsvorrichtung (108) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungs-Strömungskörper (116) eine Filtervorrichtung (152) zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom, insbesondere eine regenerative Filtervorrichtung (152) zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom, umfasst.
  21. Reinigungsvorrichtung (108) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Porendurchmesser eines porösen Filterkörpers (170) der Filtervorrichtung (152) mindestens ungefähr das 50-Fache, vorzugsweise mindestens ungefähr das 100-Fache, insbesondere ungefähr das 200-Fache, der mittleren Partikelgröße von Rußpartikeln des Abgasstroms beträgt.
  22. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Porendurchmesser eines porösen Filterkörpers (170) der Filtervorrichtung (152) höchstens ungefähr das 500-Fache, vorzugsweise höchstens ungefähr das 300-Fache, insbesondere höchstens ungefähr das 250-Fache, der mittleren Partikelgröße von Rußpartikeln des Abgasstroms beträgt.
  23. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Porendurchmesser eines porösen Filterkörpers (170) der Filtervorrichtung (152) mindestens ungefähr 17 µm, vorzugsweise mindestens ungefähr 19 µm, insbesondere mindestens ungefähr 20 µm, beträgt.
  24. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Porendurchmesser eines porösen Filterkörpers (170) der Filtervorrichtung (152) höchstens ungefähr 24 µm, vorzugsweise höchstens ungefähr 22 µm, insbesondere höchstens ungefähr 21 µm, beträgt.
  25. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität eines porösen Filterkörpers (170) der Filtervorrichtung (152) mindestens ungefähr 35 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 40 %, insbesondere mindestens ungefähr 45 %, beträgt.
  26. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität eines porösen Filterkörpers (170) der Filtervorrichtung (152) höchstens ungefähr 60 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 55 %, insbesondere höchstens ungefähr 50 %, beträgt.
  27. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Filterkörper (170) der Filtervorrichtung (152) ein Material umfasst, welches in eine Matrix eingebettete und/oder stoffschlüssig miteinander verbundene Körner, insbesondere im Wesentlichen quaderförmige Körner, umfasst.
  28. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Filterkörper (170) der Filtervorrichtung (152) Siliziumkarbid und/oder Mullit umfasst oder aus, insbesondere mullitisch gebundenem, Siliziumkarbid und/oder Mullit gebildet ist.
  29. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Filterkörper (170) der Filtervorrichtung (152) eine Beschichtung aufweist, welche Eisen-Erbium-Vanadat und/oder Eisen-Aluminium-Vanadat umfasst oder aus Eisen-Erbium-Vanadat und/oder Eisen-Aluminium-Vanadat gebildet ist.
  30. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (108) eine Zuführvorrichtung (126) umfasst, mittels welcher dem Abgasstrom vor dessen Zuführung zu der Filtervorrichtung (152) ein oder mehrere chemisch reaktive Zusatzstoffe, insbesondere Harnstoff, zuführbar sind.
  31. Reinigungsvorrichtung (108) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (108) eine Brennervorrichtung (124) zum Erhitzen des Abgasstroms zum Regenerieren der Filtervorrichtung (152) umfasst, wobei die Zuführvorrichtung (126) und die Brennervorrichtung (124) mittels einer Steuervorrichtung der Reinigungsvorrichtung (108) derart steuerbar sind, dass in einem Abscheidebetrieb der Reinigungsvorrichtung (108) zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom mittels der Zuführvorrichtung (126) ein oder mehrere Zusatzstoffe, insbesondere Harnstoff, zuführbar sind und dass in einem Regenerationsbetrieb der Reinigungsvorrichtung (108), in welchem die Filtervorrichtung (152) regenerierbar ist, mittels der Brennervorrichtung (124) der Abgasstrom erhitzbar ist.
  32. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich einer Strömungsrichtung (114) des Abgasstroms stromaufwärts der Filtervorrichtung (152) eine Mischstrecke (128) angeordnet ist, auf welcher der Abgasstrom in einem Abscheidebetrieb der Reinigungsvorrichtung (108) mit einem oder mehreren Zusatzstoffen, insbesondere Harnstoff, vermischbar ist und auf welcher der Abgasstrom in einem Regenerationsbetrieb der Reinigungsvorrichtung (108) mittels einer Brennervorrichtung (124) erhitzbar ist.
  33. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Filterkörper (170) der Filtervorrichtung (152) ein Wabenkörper (172) ist, welcher eine Wabenwandstärke von mindestens ungefähr 250 µm, vorzugsweise mindestens ungefähr 300 µm, insbesondere mindestens ungefähr 330 µm, aufweist.
  34. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Filterkörper (170) der Filtervorrichtung (152) ein Wabenkörper (172) ist, welcher eine Wabenwandstärke von höchstens ungefähr 500 µm, vorzugsweise höchstens ungefähr 430 µm, insbesondere höchstens ungefähr 400 µm, aufweist.
  35. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Filterkörper (170) der Filtervorrichtung (152) ein Wabenkörper (172) ist, welcher eine Zelldichte von mindestens ungefähr 50 Zellen pro Quadratzoll (7,75 Zellen pro Quadratzentimeter), vorzugsweise mindestens ungefähr 80 Zellen pro Quadratzoll (12,4 Zellen pro Quadratzentimeter), insbesondere ungefähr 100 Zellen pro Quadratzoll (15,5 Zellen pro Quadratzentimeter), aufweist.
  36. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Filterkörper (170) der Filtervorrichtung (152) ein Wabenkörper (172) ist, welcher eine Zelldichte von höchstens ungefähr 200 Zellen pro Quadratzoll (31 Zellen pro Quadratzentimeter), vorzugsweise höchstens ungefähr 130 Zellen pro Quadratzoll (20,15 Zellen pro Quadratzentimeter), aufweist.
  37. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Filterkörper (170) der Filtervorrichtung (152) ein Wabenkörper (172) ist, bei welchem ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten parallel zueinander verlaufenden Wabenwandmittelebenen mindestens ungefähr 2 mm, vorzugsweise mindestens ungefähr 2,3 mm, insbesondere ungefähr 2,54 mm, beträgt.
  38. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Filterkörper (170) der Filtervorrichtung (152) ein Wabenkörper (172) ist, bei welchem ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten parallel zueinander verlaufenden Wabenwandmittelebenen höchstens ungefähr 3 mm, vorzugsweise höchstens ungefähr 2,8 mm beträgt.
  39. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 20 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungs-Strömungskörper (116) eine regenerative Filtervorrichtung (152) zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom umfasst und dass die Reinigungsvorrichtung (108) eine zeitlich und/oder räumlich variable Strömungsführung (144) umfasst, mittels welcher die Filtervorrichtung (152) zeitlich alternierend in voneinander verschiedenen Durchströmungsrichtungen mit dem Abgasstrom durchströmbar ist.
  40. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 19 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (108) mehrere Filtervorrichtungen (152) umfasst, welche bezüglich einer Strömungsrichtung (114) des Abgasstroms parallel zueinander angeordnet und mit jeweils einem Teil des Abgasstroms durchströmbar sind.
  41. Reinigungsvorrichtung (108) nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (108) mindestens eine stromabwärts der Filtervorrichtungen (152) angeordnete Mischungsvorrichtung (120) zum Zusammenführen und/oder Mischen der aus den Filtervorrichtungen (152) abgeführten Abgasströme miteinander umfasst.
  42. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (108) eine Abgasanlage und/oder eine Nachbehandlungsvorrichtung (174) umfasst, welcher ein oder mehrere aus der einen oder den mehreren Filtervorrichtungen (152) abgeführte, insbesondere miteinander vermischte, Abgasströme zuführbar sind.
  43. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 19 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (108) eine oder mehrere Drosselvorrichtungen (122) umfasst, mittels welcher ein Abgasvolumenstrom und/oder ein Abgasmassenstrom drosselbar ist.
  44. Reinigungsvorrichtung (108) nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (108) mehrere Filtervorrichtungen (152) umfasst, welche bezüglich einer Strömungsrichtung (114) des Abgasstroms parallel zueinander angeordnet und mit jeweils einem Teil des Abgasstroms durchströmbar sind, und dass eine oder mehrere Drosselvorrichtungen (122) stromabwärts einer Strömungswegverzweigung (118) zur Aufteilung des Abgasstroms auf die mehreren Filtervorrichtungen (152) angeordnet sind.
  45. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (108) mehrere Filtervorrichtungen (152) umfasst, welche bezüglich einer Strömungsrichtung (114) des Abgasstroms parallel zueinander angeordnet und mit jeweils einem Teil des Abgasstroms durchströmbar sind, und dass eine oder mehrere Drosselvorrichtungen (122) stromaufwärts der Filtervorrichtungen (152) angeordnet sind und/oder dass eine oder mehrere Drosselvorrichtungen (122) stromabwärts der Filtervorrichtungen (152) angeordnet sind.
  46. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtungen (152) jeweils eine oder mehrere Brennervorrichtungen (124) umfassen, welche stromabwärts einer oder mehrerer Drosselvorrichtungen (122) angeordnet sind.
  47. Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 19 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (108) eine Wäschervorrichtung (176) zum Auswaschen von Verunreinigungen aus dem Abgasstrom umfasst.
  48. Dieselmotorvorrichtung (100), umfassend einen Dieselmotor (106) und eine Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 16 bis 47.
  49. Fahrzeug, insbesondere Seefahrzeug (102) oder Lokomotive (104), umfassend eine Dieselmotorvorrichtung (100) nach Anspruch 48.
  50. Bausatz zur Herstellung einer Reinigungsvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 16 bis 47 und/oder einer Dieselmotorvorrichtung (100) nach Anspruch 48.
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