DE102014016369A1 - A method of operating an internal combustion engine with an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment system downstream of the internal combustion engine for the purification of the exhaust gas - Google Patents

A method of operating an internal combustion engine with an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment system downstream of the internal combustion engine for the purification of the exhaust gas Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine (1) einen Verbrennungsmotor (2) zur Verbrennung von Kraftstoff und ein dem Verbrennungsmotor (2) nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem (3) zur Reinigung von bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehendem Abgas (5) aufweist. Der Verbrennungsmotor (2) wird mit vanadiumhaltigem Kraftstoff betrieben. Abgas (5), das bei der Verbrennung des vanadiumhaltigen Kraftstoffs entsteht, wird über einem granulathaltigen Partikelabscheider (4) in Form eines Wanderbett- oder Fließbettreaktors geführt, in welchem als katalytisch aktive Verbindung zur Entstickung des Abgases (5) bei der Verbrennung des vanadiumhaltigen Kraftstoffs entstehendes V2O5 auf das Granulat (6) des Partikelabscheiders (4) abgeschieden wird. Stromaufwärts des Partikelabscheiders (4) wird als Reduktionsmittel (7) für zur Entstickung des Abgases (5) Ammoniak oder eine Ammoniakvorläufersubstanz in das Abgas (5) eingebracht.Method for operating an internal combustion engine (1), in particular a marine diesel engine operated with heavy oil, wherein the internal combustion engine (1) has an internal combustion engine (2) for combustion of fuel and an exhaust aftertreatment system (3) connected downstream of the internal combustion engine (2) for cleaning during combustion of the engine Has fuel resulting exhaust (5). The internal combustion engine (2) is operated with vanadiumhaltigem fuel. Exhaust gas (5), which is formed during combustion of the vanadium-containing fuel, is passed over a granular particle separator (4) in the form of a moving bed or fluidized bed reactor in which catalytically active compound for denitrification of the exhaust gas (5) during combustion of the vanadium-containing fuel resulting V2O5 is deposited on the granules (6) of the particle separator (4). Upstream of the particle separator (4), ammonia or an ammonia precursor substance is introduced into the exhaust gas (5) as a reducing agent (7) for denitrification of the exhaust gas (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Aus der Praxis bekannte Brennkraftmaschinen, wie zum Beispiel Schiffsdieselbrennkraftmaschinen, verfügen über einen Verbrennungsmotor, in welchem ein Kraftstoff verbrannt wird, sowie über ein dem Verbrennungsmotor nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem zur Reinigung des bei der Verbrennung des Kraftstoffs im Verbrennungsmotor entstehenden Abgases. Schiffsdieselbrennkraftmaschinen werden dabei vorzugsweise mit Schweröl betrieben.From the prior art known internal combustion engines, such as marine diesel engines, have an internal combustion engine in which a fuel is burned, as well as a downstream of the engine exhaust aftertreatment system for purifying the resulting in the combustion of the fuel in the engine exhaust gas. Marine diesel engines are preferably operated with heavy oil.

Aus der Praxis ist es bekannt, in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine das Abgas einer Entstickung sowie vorzugsweise einer Entschwefelung zu unterziehen. Zur Entstickung des Abgases kommen nach dem Stand der Technik sogenannte SCR-Katalysatoren zum Einsatz. Zur Entschwefelung von Abgas sind aus dem Stand der Technik in erster Linie absorptive Verfahren bekannt, die als Absorptionsmittel Brandkalt (CaO) oder Kalkhydrat (Ca(OH)2) oder Kalziumkarbonat (CaCO3) nutzen. Bei der Entschwefelung wird Staub aus Kalziumsulfat (CaSO4) gebildet, der typischerweise aus dem Abgas über eine Filtereinrichtung entfernt wird.From practice it is known to subject the exhaust of a denitrification and preferably a desulfurization in an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine. For denitrification of the exhaust gas so-called SCR catalysts are used according to the prior art. For the desulfurization of exhaust gas absorptive processes are primarily known from the prior art, which use fire-absorbent (CaO) or hydrated lime (Ca (OH) 2 ) or calcium carbonate (CaCO 3 ) as absorption medium. During desulfurization, dust is formed from calcium sulfate (CaSO 4 ), which is typically removed from the exhaust gas via a filter device.

Obwohl aus dem Stand der Technik bereits Verfahren zur Entstickung und Entschwefelung von Abgas bekannt sind, besteht Bedarf, die Entstickung und ggf. Entschwefelung von Abgas zu verbessern, insbesondere für mit Schweröl betriebene Schiffsdieselbrennkraftmaschinen.Although processes for denitrification and desulfurization of exhaust gas are already known from the prior art, there is a need to improve the denitrification and possibly desulfurization of exhaust gas, in particular for marine diesel engines operated with heavy oil.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung ein neuartiges Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen.On this basis, the present invention is a novel method for operating an internal combustion engine to create.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird der Verbrennungsmotor mit vanadiumhaltigem Kraftstoff betrieben. Das bei der Verbrennung des vanadiumhaltigen Kraftstoffs entstehende Abgas wird über einem granulathaltigen Partikelabscheider in Form eines Wanderbett- oder Fließbettreaktors geführt, in welchem als katalytisch aktive Verbindung zur Entstickung des Abgases bei der Verbrennung des vanadiumhaltigen Kraftstoffs entstehendes V2O5 auf das Granulat des Partikelabscheiders abgeschieden wird. Stromaufwärts des Partikelabscheiders wird als Reduktionsmittel zur Entstickung des Abgases Ammoniak oder eine Ammoniakvorläufersubstanz in das Abgas eingebracht.This object is achieved by a method for operating an internal combustion engine according to claim 1. According to the invention, the internal combustion engine is operated with vanadium-containing fuel. The exhaust gas produced during the combustion of the vanadium-containing fuel is passed through a granular particle separator in the form of a moving bed or fluidized bed reactor in which V 2 O 5 produced as a catalytically active compound for denitrification of the exhaust gas during the combustion of the vanadium-containing fuel is deposited on the granules of the particle separator becomes. Upstream of the particle separator, ammonia or an ammonia precursor substance is introduced into the exhaust gas as a reducing agent for denitrification of the exhaust gas.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Verbrennungsmotor mit vanadiumhaltigem Kraftstoff zu betreiben. Bei der Verbrennung des vanadiumhaltigen Kraftstoffs in dem Verbrennungsmotor entsteht V2O5, welches als katalytisch aktive Verbindung für die Entstickung des Abgases dient. Dieses V2O5 wird auf dem Granulat des Partikelabscheiders abgeschieden, sodass im Partikelabscheider V2O5 für die Entstickung des Abgases vorhanden ist. Zusätzlich wird stromaufwärts des Partikelabscheiders in das Abgas Ammoniak oder eine Ammoniakvorläufersubstanz als Reduktionsmittel für die Entstickung eingebracht. Hierdurch ist in Kombination eine besonders effektive Entstickung von Abgas einer Brennkraftmaschine möglich.According to the invention, it is proposed to operate the internal combustion engine with vanadium-containing fuel. During the combustion of the vanadium-containing fuel in the internal combustion engine, V 2 O 5 is formed , which serves as a catalytically active compound for the denitrification of the exhaust gas. This V 2 O 5 is deposited on the granules of the Partikelabscheiders, so that in the particle V 2 O 5 for the denitrification of the exhaust gas is present. In addition, ammonia or an ammonia precursor substance is introduced into the exhaust gas upstream of the particle separator as a reducing agent for denitrification. As a result, a particularly effective denitrification of exhaust gas of an internal combustion engine is possible in combination.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Verbrennungsmotor mit Kraftstoff betrieben, der Vanadium in einer Konzentration von mehr als 20 mg/kg, bevorzugt vor mehr als 40 mg/kg, besonders bevorzugt mehr als 80 mg/kg. Dann, wenn der Kraftstoff die oben definierten Vanadiumkonzentrationen aufweist, ist im Bereich des Partikelabscheiders ausreichend V2O5 für die Entstickung des Abgases vorhanden.According to an advantageous development of the internal combustion engine is operated with fuel, the vanadium in a concentration of more than 20 mg / kg, preferably more than 40 mg / kg, more preferably more than 80 mg / kg. Then, when the fuel has the above-defined vanadium concentrations, sufficient V 2 O 5 for the denitrification of the exhaust gas is present in the region of the particle separator.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Verbrennungsmotor mit Schmieröl betrieben, das Vanadium in einer Konzentration von mehr als 2 mg/kg, bevorzugt vor mehr als 5 mg/kg, besonders bevorzugt mehr als 10 mg/kg, umfasst. Dies ist bei Großmotoren vorteilhaft, die auch Schmieröl verbrennt, um im Bereich des Partikelabscheiders ausreichend V2O5 für die Entstickung bereitzustellen.According to an advantageous development, the internal combustion engine is operated with lubricating oil comprising vanadium in a concentration of more than 2 mg / kg, preferably more than 5 mg / kg, more preferably more than 10 mg / kg. This is advantageous in large engines, which also burns lubricating oil in order to provide sufficient V 2 O 5 for denitrification in the region of the particle separator.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird das Abgas stromaufwärts des Partikelabscheiders und/oder stromabwärts des Partikelabscheiders über einen SCR-Katalysator geführt. Die Entstickung kann dadurch verbessert werden, dass das Abgas zusätzlich über einen SCR-Katalysator geführt wird, und zwar stromaufwärts des Partikelabscheiders und/oder stromabwärts des Partikelabscheiders.According to a further advantageous development, the exhaust gas is passed upstream of the Partikelabscheiders and / or downstream of the Partikelabscheiders via an SCR catalyst. The denitrification can be improved in that the exhaust gas is additionally guided via an SCR catalyst, upstream of the Partikelabscheiders and / or downstream of the Partikelabscheiders.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird zur Bereitstellung einer zusätzlichen Entschwefelung des Abgases als Granulat kalziumhaltiges und/oder natriumhaltiges Granulat verwendet, welches CaO und/oder Ca(OH)2 und/oder CaCO3 und/oder NaCO3 und/oder NaHCO3 umfasst. Hiermit kann zusätzlich zur Entstickung auch eine Entschwefelung des Abgases im Bereich des Partikelabscheiders durchgeführt werden.According to a further advantageous development calcium-containing and / or sodium-containing granules are used to provide an additional desulfurization of the exhaust gas as granules comprising CaO and / or Ca (OH) 2 and / or CaCO 3 and / or NaCO 3 and / or NaHCO 3 . This can be carried out in addition to denitrification and desulfurization of the exhaust gas in the particle separator.

Dabei erhöht sich die Konzentration an kalzium- und/oder natriumhaltigen Granlat zum Austritt hin.The concentration of calcium and / or sodium-containing granules increases towards the outlet.

Bevorzugt ist der Abscheider mehrstufig ausgeführt und die Konzentration und/oder Menge an kalzium- und/oder natriumhaltigen Granulat ist am Gaseintritt des Abscheiders niedriger als am Gaseintritt. Preferably, the separator is designed in several stages and the concentration and / or amount of calcium and / or sodium-containing granules is lower at the gas inlet of the separator than at the gas inlet.

Vorzugsweise wird das Abgas stromaufwärts des Einbringens von Ammoniak oder der Ammoniakvorläufersubstanz in das Abgas über einen Oxidationskatalysator zur Oxidation von SO2 in SO3 geführt. Hierdurch kann die Entschwefelung des Abgases verbessert werden, da SO3 mit dem obigen kalziumhaltigen und/oder natriumhaltigen Granulat schneller reagiert als SO2.Preferably, the exhaust gas is passed upstream of the introduction of ammonia or the ammonia precursor substance into the exhaust gas via an oxidation catalyst for the oxidation of SO 2 in SO 3 . In this way, the desulfurization of the exhaust gas can be improved because SO 3 reacts faster than SO 2 with the above calcium-containing and / or sodium-containing granules.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:

1: ein Blockschaltbild einer einen Verbrennungsmotor und ein Abgasnachbehandlungssystem umfassenden Brennkraftmaschine; 1 1 is a block diagram of an internal combustion engine comprising an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment system;

2: ein Blockschaltbild einer einen Verbrennungsmotor und ein Abgasnachbehandlungssystem umfassenden Brennkraftmaschine; 2 1 is a block diagram of an internal combustion engine comprising an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment system;

3: ein Blockschaltbild einer einen Verbrennungsmotor und ein Abgasnachbehandlungssystem umfassenden Brennkraftmaschine; und 3 1 is a block diagram of an internal combustion engine comprising an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment system; and

4: ein Blockschaltbild einer einen Verbrennungsmotor und ein Abgasnachbehandlungssystem umfassenden Brennkraftmaschine. 4 1 is a block diagram of an internal combustion engine including an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment system.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, mit Hilfe dessen Abgas effektiv entstickt und gegebenenfalls entschwefelt werden kann.The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine, by means of which exhaust gas can be effectively entstickt and optionally desulfurized.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine 1, die einen Verbrennungsmotor 2 und ein dem Verbrennungsmotor 2 nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem 3 umfasst. Bei dem Verbrennungsmotor 2 handelt es sich vorzugsweise um einen mit Schweröl betriebenen Verbrennungsmotor eines Schiffs, in welchem demnach als Kraftstoff Schweröl verbrannt wird. 1 shows a block diagram of an internal combustion engine 1 that is an internal combustion engine 2 and an internal combustion engine 2 Downstream exhaust aftertreatment system 3 includes. In the internal combustion engine 2 it is preferably an internal combustion engine of a ship operated with heavy oil, in which heavy fuel oil is burnt as fuel.

Das Abgasnachbehandlungssystem 3 umfasst zumindest einen Partikelabscheider 4, über welchen die Brennkraftmaschine 2 verlassendes Abgas 5 zur Entstickung und gegebenenfalls Entschwefelung geführt wird, wobei es sich bei dem Partikelabscheider 4 um einen granulathaltigen Partikelabscheider 4 in Form eines Wanderbettreaktors oder Fließbettreaktors handelt. Vorzugsweise ist dieser Wanderbett- oder Fließbettreaktor als Kreuzstromreaktor ausgeführt, in welchem eine Strömungsrichtung des die Brennkraftmaschine 2 verlassenden Abgases 5 senkrecht zu einer Fließrichtung des Granulats 6 durch den Partikelabscheider 4 verläuft.The exhaust aftertreatment system 3 includes at least one particle separator 4 over which the internal combustion engine 2 leaving exhaust 5 for denitrification and optionally desulfurization is performed, wherein it is in the particle 4 to a granular particle separator 4 in the form of a moving bed reactor or fluidized bed reactor. Preferably, this moving bed or fluidized bed reactor is designed as a cross-flow reactor, in which a flow direction of the internal combustion engine 2 leaving exhaust gas 5 perpendicular to a flow direction of the granules 6 through the particle separator 4 runs.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird der Verbrennungsmotor 2 mit vanadiumhaltigem Kraftstoff betrieben. Bei der Verbrennung des vanadiumhaltigen Kraftstoffs entstehendes Abgas enthält V2O5, welches als katalytisch aktive Verbindung zur Entstickung des Abgases dient, wobei das bei der Verbrennung des vanadiumhaltigen Kraftstoffs entstehende V2O5 auf das Granulat 6 des Partikelabscheiders 4 im Partikelabscheider 4 abgeschieden wird. Stromaufwärts des Partikelabscheiders 4 wird als Reduktionsmittel 7 zur Entstickung des Abgases Ammoniak oder eine Ammoniakvorläufersubstanz in das Abgas eingebracht.For the purposes of the present invention, the internal combustion engine 2 operated with vanadiumhaltigem fuel. In the combustion of the vanadium-containing fuel resulting exhaust gas contains V 2 O 5 , which serves as a catalytically active compound for denitrification of the exhaust gas, wherein the resulting during the combustion of the vanadium-containing fuel V 2 O 5 on the granules 6 of the particle separator 4 in the particle separator 4 is deposited. Upstream of the particle separator 4 is used as a reducing agent 7 For denitrification of the exhaust gas ammonia or an ammonia precursor substance introduced into the exhaust gas.

Um demnach bei Betrieb einer Brennkraftmaschine Abgas bereitzustellen, welches einer effektiven Entstickung unterzogen wurde, wird erfindungsgemäß der Verbrennungsmotor 2 mit vanadiumhaltigem Kraftstoff betrieben. Bei der Verbrennung des vanadiumhaltigen Kraftstoffs entstehendes V2O5 wird auf das Granulat des Partikelabscheiders 4 abgeschieden und bei der Entstickung des Abgases im Partikelabscheider 4 als Katalysator genutzt. Als Reduktionsmittel 7 für die Entstickung dienendes Ammoniak oder eine entsprechende Ammoniakvorläufersubstanz wird stromaufwärts des Partikelabscheiders 4 in das Abgas 5 eingebracht.Accordingly, in order to provide exhaust gas during operation of an internal combustion engine which has been subjected to effective denitrification, the internal combustion engine is used according to the invention 2 operated with vanadiumhaltigem fuel. V 2 O 5 produced during the combustion of the vanadium-containing fuel is applied to the granules of the particle separator 4 separated and in the denitrification of the exhaust gas in the particle separator 4 used as a catalyst. As a reducing agent 7 ammonia serving for the denitrification or a corresponding ammonia precursor substance becomes upstream of the particle separator 4 in the exhaust 5 brought in.

Vorzugsweise wird der Verbrennungsmotor 2 mit einem Kraftstoff betrieben, der Vanadium in einer Konzentration von mehr als 20 mg/kg, bevorzugt in einer Konzentration von mehr als 40 mg/kg, besonders bevorzugt in einer Konzentration von mehr als 80 mg/kg, umfasst.Preferably, the internal combustion engine 2 operated with a fuel comprising vanadium in a concentration of more than 20 mg / kg, preferably in a concentration of more than 40 mg / kg, more preferably in a concentration of more than 80 mg / kg.

Insbesondere bei Großmotoren, wie zum Beispiel bei Schiffsdieselbrennkraftmaschinen, bei welchen im Verbrennungsmotor 2 auch Schmieröl mitverbrannt wird, ist zusätzlich vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor 2 mit vanadiumhaltigen Schmieröl betrieben wird, wobei das Schmieröl eine Vanadiumkonzentration von mehr als 2 mg/kg, bevorzugt von mehr als 5 mg/kg, besonders bevorzugt von mehr als 10 mg/kg umfasst.Especially in large engines, such as in marine diesel engines, in which in the internal combustion engine 2 Also lubricating oil is burned, is additionally provided that the internal combustion engine 2 is operated with vanadium-containing lubricating oil, wherein the lubricating oil has a vanadium concentration of more than 2 mg / kg, preferably more than 5 mg / kg, particularly preferably more than 10 mg / kg.

Der Partikelabscheider 4 wird vorzugsweise derart betrieben, dass eine Verweilzeit des Abgases 5 im Partikelabscheider mehr als 0,2 sec, bevorzugt mehr als 0,8 sec, besonders bevorzugt mehr als 1,5 sec beträgt.The particle separator 4 is preferably operated such that a residence time of the exhaust gas 5 in the particle separator more than 0.2 sec, preferably more than 0.8 sec, more preferably more than 1.5 sec.

Dabei wird eine Wander- oder Fließgeschwindigkeit des Granulats 6 im Partikelabscheider 4 vorzugsweise derart eingestellt, dass im Partikelabscheider V2O5 in einer Konzentration von mehr als 20 mg/kg, bevorzugt von mehr als 40 mg/kg, besonders bevorzugt von mehr als 80 mg/kg vorliegt.This is a traveling or flow rate of the granules 6 in the particle separator 4 preferably set such that in Particle separator V 2 O 5 is present in a concentration of more than 20 mg / kg, preferably more than 40 mg / kg, more preferably more than 80 mg / kg.

Das im Partikelabscheider 4 verwendete Granulat 6 weist vorzugsweise eine Korngröße von 1 mm bis 8 mm auf.The in the particle separator 4 used granules 6 preferably has a particle size of 1 mm to 8 mm.

Gemäß 2 kann die Entstickung des dem Verbrennungsmotor 2 verlassenden Abgases 5 dadurch verbessert werden, dass das Abgas 5 stromaufwärts des Partikelabscheiders 4 über einen SCR-Katalysator 8 geführt wird. Das Reduktionsmittel 7 zur Entstickung des Abgases, bei welchem es sich um Ammoniak oder um eine Ammoniakvorläufersubstanz handelt, wird dabei gemäß 2 stromaufwärts des SCR-Katalysators 8 in das Ammoniak 5 eingebracht.According to 2 can the denitrification of the internal combustion engine 2 leaving exhaust gas 5 be improved by the exhaust 5 upstream of the particle separator 4 via an SCR catalyst 8th to be led. The reducing agent 7 for the denitrification of the exhaust gas, which is ammonia or an ammonia precursor, is according to 2 upstream of the SCR catalyst 8th into the ammonia 5 brought in.

In Abweichung zur 2 ist es alternativ oder zusätzlich möglich, auch stromabwärts des Partikelabscheiders 4 einen SCR-Katalysator vorzusehen, um die Entstickung des Abgases weiter zu verbessern.In deviation to 2 it is alternatively or additionally possible, also downstream of the Partikelabscheiders 4 To provide an SCR catalyst to further improve the denitrification of the exhaust gas.

Nach einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, das Abgas 5 zusätzlich im Partikelabscheider 4 einer Entschwefelung zu unterziehen. Hierzu wird gemäß 3 das den Verbrennungsmotor 2 verlassende Abgas 5 über einen Oxidationskatalysator 9 geführt, in welchem SO2 in SO3 oxidiert wird. Zusätzlich kommt in 3 im Bereich des Partikelabscheiders 4 kalziumhaltiges Granulat und/oder natriumhaltiges Granulat 6 zum Einsatz, an welchem die Schwefeloxide des Abgases zur Entschwefelung desselben mit dem Granulat reagieren.According to a further variant of the invention is provided, the exhaust gas 5 additionally in the particle separator 4 to undergo a desulfurization. This is done according to 3 that the internal combustion engine 2 leaving exhaust 5 via an oxidation catalyst 9 in which SO 2 is oxidized in SO 3 . Additionally comes in 3 in the area of the particle separator 4 calcium-containing granules and / or sodium-containing granules 6 used to which the sulfur oxides of the exhaust gas to desulfurization of the same react with the granules.

Als Granulat findet dabei vorzugsweise CaO und/oder Ca(OH)2 und/oder CaCO3 und/oder NaCO3 und/oder NaHCO3 Verwendung. Dabei ist von Bedeutung, dass SO3 schneller mit dem kalziumhaltigen Granulat und/oder natriumhaltigen Granulat des Partikelabscheiders 4 reagiert als SO2, sodass durch die Verwendung des Oxidationskatalysators 9 die Entschwefelung im Partikelabscheider 4 verbessert werden kann. Die Reaktion des kalziumhaltigen und/oder natriumhaltigen Pulvers mit SO2 und SO3 erfolgt dabei exemplarisch für Ca(OH)2, CaCO3 und NaHCO3 nach folgenden Reaktionsgleichungen,
nämlich für Ca(OH)2 nach folgenden Reaktionsgleichungen Ca(OH)2 + SO2 ↔ CaSO3 + H2O Ca(OH)2 + SO2 + 1/2O2 ↔ CaSO4 + H2O Ca(OH)2 + CO2 ↔ CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + SO3 ↔ CaCO4 + H2O für CaCO3 nach folgenden Reaktionsgleichungen CaCO3 + SO2 ↔ CaSO3 + CO2 CaCO3 + SO2 + 1/2O2 ↔ CaSO4 + CO2 CaCO3 + SO3 ↔ CaSO4 + CO2 für NaHCO3 nach folgenden Reaktionsgleichungen 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O Na2CO3 + SO2 + 1/2O2 → Na2SO4 Na2CO3 + SO3 → Na2SO4
The granules used here are preferably CaO and / or Ca (OH) 2 and / or CaCO 3 and / or NaCO 3 and / or NaHCO 3 . It is important that SO 3 faster with the calcium-containing granules and / or sodium-containing granules of Partikelabscheiders 4 reacts as SO 2 , so through the use of the oxidation catalyst 9 the desulfurization in the particle separator 4 can be improved. The reaction of the calcium-containing and / or sodium-containing powder with SO 2 and SO 3 is carried out by way of example for Ca (OH) 2 , CaCO 3 and NaHCO 3 according to the following reaction equations,
namely for Ca (OH) 2 according to the following reaction equations Ca (OH) 2 + SO 2 ↔ CaSO 3 + H 2 O Ca (OH) 2 + SO 2 + 1 / 2O 2 ↔ CaSO 4 + H 2 O Ca (OH) 2 + CO 2 ↔ CaCO 3 + H 2 O Ca (OH) 2 + SO 3 ↔ CaCO 4 + H 2 O for CaCO 3 according to the following reaction equations CaCO 3 + SO 2 ↔ CaSO 3 + CO 2 CaCO 3 + SO 2 + 1 / 2O 2 ↔ CaSO 4 + CO 2 CaCO 3 + SO 3 ↔ CaSO 4 + CO 2 for NaHCO 3 according to the following reaction equations 2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O Na 2 CO 3 + SO 2 + 1 / 2O 2 → Na 2 SO 4 Na 2 CO 3 + SO 3 → Na 2 SO 4

Hierbei entsteht pulverförmiges Kalziumsulfat CaSO4 und Natriumsulfat Na2SO4, welches zusammen mit dem Granulat 6 des als Wanderbettreaktor oder Fließbettreaktor ausgebildeten Partikelabscheiders 4 aus dem Partikelabscheider 4 ausgetragen werden kann.This produces powdered calcium sulfate CaSO 4 and sodium sulfate Na 2 SO 4 , which together with the granules 6 the trained as a moving bed reactor or fluidized bed reactor particle separator 4 from the particle separator 4 can be discharged.

Die Konzentration an kalzium- und/oder natriumhaltigen Granulat erhöht sich zum Austritt hin. Der Abscheider ist mehrstufig ausgeführt und die Konzentration und/oder Menge an kalzium- und/oder natriumhaltigen Granulat am Gaseintritt des Abscheiders ist niedriger als am Gaseintritt is.The concentration of calcium and / or sodium-containing granules increases towards the outlet. The separator is designed in several stages and the concentration and / or amount of calcium and / or sodium-containing granules at the gas inlet of the separator is lower than at the gas inlet is.

4 verdeutlicht eine Variante der Erfindung, in welcher die Varianten der 2 und 3 in Kombination miteinander genutzt sind, in welcher das Abgas also stromaufwärts des Partikelabscheiders 4 sowohl über einen Oxidationskatalysator 9 zur Oxidation von SO2 und SO3 als auch über einen SCR-Katalysator 8 geführt wird. 4 illustrates a variant of the invention, in which the variants of 2 and 3 used in combination with each other, in which the exhaust so upstream of the Partikelabscheiders 4 both via an oxidation catalyst 9 for the oxidation of SO 2 and SO 3 as well as via an SCR catalyst 8th to be led.

In allen Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 wird stromaufwärts des Partikelabscheiders 4 als Reduktionsmittel 7 für die Stickoxide NOx des Abgases 5 Ammoniak oder eine Ammoniakvorläufersubstanz in das Abgas 5 eingebracht. Dabei kann entweder unmittelbar Ammoniak NH3 in das Abgas oder als Ammoniakvorläufersubstanz Urea in das Abgas 5 eingedüst werden.In all embodiments of the 1 to 4 is upstream of the particle separator 4 as a reducing agent 7 for the nitrogen oxides NOx of the exhaust gas 5 Ammonia or an ammonia precursor substance into the exhaust gas 5 brought in. In this case, either ammonia NH 3 directly into the exhaust gas or as ammonia precursor substance urea in the exhaust gas 5 be injected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
33
Abgasnachbehandlungssystemaftertreatment system
44
Partikelabscheiderparticle
55
Abgasexhaust
66
Granulatgranules
77
Reduktionsmittelreducing agent
88th
SCR-KatalysatorSCR catalyst
99
Oxidationskatalysatoroxidation catalyst

Claims (11)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine (1) einen Verbrennungsmotor (2) zur Verbrennung von Kraftstoff und ein dem Verbrennungsmotor (2) nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem (3) zur Reinigung von bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehendem Abgas (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) mit vanadiumhaltigem Kraftstoff betrieben wird; das bei der Verbrennung des vanadiumhaltigen Kraftstoffs entstehende Abgas (5) über einem granulathaltigen Partikelabscheider (4) in Form eines Wanderbett- oder Fließbettreaktors geführt wird, in welchem als katalytisch aktive Verbindung zur Entstickung des Abgases (5) bei der Verbrennung des vanadiumhaltigen Kraftstoffs entstehendes V2O5 auf das Granulat (6) des Partikelabscheiders (4) abgeschieden wird; stromaufwärts des Partikelabscheiders (4) als Reduktionsmittel (7) für zur Entstickung des Abgases (5) Ammoniak oder eine Ammoniakvorläufersubstanz in das Abgas (5) eingebracht wird.Method for operating an internal combustion engine ( 1 ), in particular a heavy fuel oil-driven marine diesel engine, wherein the internal combustion engine ( 1 ) an internal combustion engine ( 2 ) for combustion of fuel and a combustion engine ( 2 ) downstream exhaust aftertreatment system ( 3 ) for purifying exhaust gas produced during the combustion of the fuel ( 5 ), characterized in that the internal combustion engine ( 2 ) is operated with vanadium-containing fuel; the exhaust gas produced during combustion of the vanadium-containing fuel ( 5 ) over a granule-containing particle separator ( 4 ) is conducted in the form of a moving bed or fluidized bed reactor, in which as catalytically active compound for denitrification of the exhaust gas ( 5 ) V 2 O 5 resulting from the combustion of the vanadium-containing fuel on the granules ( 6 ) of the particle separator ( 4 ) is deposited; upstream of the particle separator ( 4 ) as a reducing agent ( 7 ) for the denitrification of the exhaust gas ( 5 ) Ammonia or an ammonia precursor substance into the exhaust gas ( 5 ) is introduced. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) mit Kraftstoff betrieben wird, der Vanadium in einer Konzentration von mehr als 20 mg/kg, bevorzugt vor mehr als 40 mg/kg, besonders bevorzugt mehr als 80 mg/kg, umfasst.Method according to Claim 1, characterized in that the internal combustion engine ( 2 ) is operated with fuel comprising vanadium in a concentration of more than 20 mg / kg, preferably more than 40 mg / kg, more preferably more than 80 mg / kg. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) mit Schmieröl betrieben wird, das Vanadium in einer Konzentration von mehr als 2 mg/kg, bevorzugt vor mehr als 5 mg/kg, besonders bevorzugt mehr als 10 mg/kg, umfasst.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the internal combustion engine ( 2 ) is operated with lubricating oil containing vanadium in a concentration of more than 2 mg / kg, preferably more than 5 mg / kg, more preferably more than 10 mg / kg. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelabscheider (4) derart betrieben wird, dass eine Verweilzeit des Abgases (5) im Partikelabscheider (4) mehr als 0,2 s, bevorzugt mehr als 0,8 s, besonders bevorzugt mehr als 1,5 s, beträgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the particle separator ( 4 ) is operated such that a residence time of the exhaust gas ( 5 ) in the particle separator ( 4 ) is more than 0.2 s, preferably more than 0.8 s, more preferably more than 1.5 s. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wander- oder Fließgeschwindigkeit des Granulats (6) im Partikelabscheider (4) derart eingestellt wird, dass im Partikelabscheider (4) V2O5 in einer Konzentration von mehr als 20 mg/kg, bevorzugt vor mehr als 40 mg/kg, besonders bevorzugt mehr als 80 mg/kg, vorliegt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a traveling or flow rate of the granules ( 6 ) in the particle separator ( 4 ) is set such that in the particle separator ( 4 ) V 2 O 5 in a concentration of more than 20 mg / kg, preferably more than 40 mg / kg, more preferably more than 80 mg / kg. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas (5) stromaufwärts des Partikelabscheiders (4) und/oder stromabwärts des Partikelabscheiders (4) über einen SCR-Katalysator (8) geführt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the exhaust gas ( 5 ) upstream of the particle separator ( 4 ) and / or downstream of the particle separator ( 4 ) via an SCR catalyst ( 8th ) to be led. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße des Granulats (6) im Partikelabscheider zwischen 1 mm und 8 mm beträgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the grain size of the granules ( 6 ) in the particle separator between 1 mm and 8 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung einer zusätzlichen Entschwefelung des Abgases (5) als Granulat (6) kalziumhaltiges und/oder natriumhaltiges Granulat (6) verwendet wird, welches CaO und/oder Ca(OH)2 und/oder CaCO3 und/oder NaCO3 und/oder NaHCO3 umfasst.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that to provide an additional desulfurization of the exhaust gas ( 5 ) as granules ( 6 ) calcium-containing and / or sodium-containing granules ( 6 ), which comprises CaO and / or Ca (OH) 2 and / or CaCO 3 and / or NaCO 3 and / or NaHCO 3 . Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Konzentration an kalzium- und/oder natriumhaltigen Granulat zum Austritt hin erhöht.A method according to claim 8, characterized in that the concentration of calcium and / or sodium-containing granules increases towards the outlet. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheider mehrstufig ausgeführt ist und die Konzentration und/oder Menge an kalzium- und/oder natriumhaltigen Granulat am Gaseintritt des Abscheiders niedriger als am Gaseintritt ist.A method according to claim 8, characterized in that the separator is designed in several stages and the concentration and / or amount of calcium and / or sodium-containing granules at the gas inlet of the separator is lower than at the gas inlet. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas (5) stromaufwärts des Einbringens von Ammoniak oder der Ammoniakvorläufersubstanz in das Abgas über einen Oxidationskatalysator (9) zur Oxidation von SO2 in SO3 geführt wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the exhaust gas ( 5 ) upstream of the introduction of ammonia or the ammonia precursor substance into the exhaust gas via an oxidation catalyst ( 9 ) is led to the oxidation of SO 2 in SO 3 .
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