DE19521522A1 - Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden in Rauchgasen aus stationären Verbrennungsmotoren - Google Patents
Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden in Rauchgasen aus stationären VerbrennungsmotorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden in Rauchga
sen aus stationären Verbrennungsmotoren.
Bei Verbrennungsmotoren werden üblicherweise mittels 3-Wege-Katalysatoren die im
Rauchgas enthaltenen Stickstoffoxide, Kohlenmonoxide und unverbrannter Kohlenwas
serstoffe reduziert.
Mit diesem Verfahren gelingt es, die Schadstoff-Konzentration im Rauchgas soweit zu
senken, daß die in der TA-Luft festgelegten Grenzwerte (bezogen auf 5 Vol.-% O₂ im
Abgas) von
- - 0,50 g/m³NOx
- - 0,65 g/m³ CO und
- - 0,02 bis 0,4 (je nach Klasse) g/m³ Kohlenwasserstoffe
eingehalten werden.
Bei stationären Verbrennungsmotoren, die in Blockheizkraftwerken eingesetzt werden,
besteht in speziellen Anwendungsfällen, beispielsweise bei der direkten Beheizung von
Gewächshäusern durch die Rauchgase des Motors die Notwendigkeit, die Stickstoff
oxide im Rauchgas weiter zu senken.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Reduzieren von
Stickoxiden in Rauchgasen zu schaffen, bei dem die NOx-Konzentration deutlich un
terhalb der Grenzwerte der TA-Luft liegt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Rauchgas zur Erzeugung eines Mischga
ses ein CO und/oder H₂ oder alternativ ein Propan und/oder Butan enthaltenes Re
duktionsgas zugegeben wird, daß das Mischgas einer ersten katalytischen Reaktion
unterworfen wird, daß anschließend dem Mischgas Luft zugegeben und daß dieses
Gemisch einer zweiten katalytischen Reaktion unterworfen wird.
Bei der ersten katalytischen Reaktion wird das im Abgas vorhandene Stickstoffmonoxid
(NO) gemäß der folgenden Reaktionsgleichung mit Wasserstoff und/oder Kohlenmon
oxid zu Wasser und Kohlendioxid umgesetzt.
CO (oder H₂) + NO = N₂ + CO₂ (oder H₂O)
Es wird mehr Reduktionsgas zugegeben, als für die vollständige Umsetzung erforder
lich ist. Durch die relativ hohen Partialdrücke der Reduktionsgase H₂ und CO werden
die Stickstoffoxide bis auf Spurenkonzentrationen reduziert. Bei der zweiten katalyti
schen Reaktion werden die bei der ersten Reaktion nicht umgesetzten Komponenten
CO + H₂ mit dem zugeführten Luftsauerstoff gemäß der folgenden Reaktionsgleichung
zu Kohlendioxid und Wasser umgesetzt:
CO (oder H₂) + 1/2 O₂ = CO₂ (oder H₂O).
Zusätzlich werden evtl. im Abgas vorhandene Kohlenwasserstoffe umgesetzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit gezielte Reaktionsbereiche mit
Reduktionsmittel-Überschuß oder Sauerstoffüberschuß eingestellt.
Die Emissionen von nahstöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmotoren werden mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens nochmals drastisch und dauerhaft unter die
Grenzwerte der TA-Luft gesenkt.
Das Verfahren ist für Verbrennungsmotoren geeignet, die mit Luftzahlen Lambda zwi
schen 0,90 bis 1,1 vorzugsweise 0,95 bis 1,0 betrieben werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im
Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert:
Einem Blockheizkraftwerk 1 mit einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor wird über
eine Gasleitung 2 Erdgas und über eine Luftleitung 3 Verbrennungsluft zugeführt.
Der Verbrennungsmotor wird mit Luftzahlen Lambda zwischen 0,90 bis 1,1 vorzugs
weise 0,95 bis 1,0 betrieben.
Von der Gasleitung 2 geht die Zweigleitung 4 ab, die zu einem Reduktionsgas-Erzeu
ger 5 führt. Diesem wird über eine Leitung 6 Luft zugeführt. Durch unterstöchiometri
sche Verbrennung des Erdgases entsteht ein H₂ und CO-reiches Reduktionsgas.
Im Rauchgasweg 7 befindet sich ein 3-Wege-Katalysator 8. Dort werden die Schad
stoffe NOx, CO und vorhandene Kohlenwasserstoffe weitgehend reduziert. Nach dem
Verlassen des 3-Wege-Katalysators wird den Rauchgasen über eine Leitung 9 H₂ und
CO-reiches Reduktionsgas zugeführt. Die Menge des Reduktionsgases wird von der
Rauchgasmenge und der angestrebten CO/H₂-Konzentration im Mischgas bestimmt
und entspricht einer Konzentration von 0,4 bis 3,0 Vol.-% vorzugsweise 0,7 bis
1,5 Vol.-% im trockenen Rauchgas.
In einem Mischer 10 wird das Reduktionsgas mit dem Rauchgas gemischt und danach
über einen ersten Katalysator 11 geleitet. Dieser besteht aus Elementen der zur
VIII. Nebengruppe des Periodensystems gehörenden Platingruppe bzw. deren Kombi
nationen. Die katalytischen Reaktionen finden bei Temperaturen zwischen 200 und
800°C vorzugsweise zwischen 300 bis 700°C statt. In diesem Katalysator werden die
Stickstoffoxide bis auf Spurenkonzentrationen reduziert.
Über eine Leitung 12 wird dem Rauchgas Luft zugeführt, wobei die Luftmenge von der
angestrebten O₂-Konzentration im Gemischgas hinter dem zweiten Katalysator ab
hängt. Die O₂-Konzentration beträgt zwischen 0,5 bis 6% vorzugsweise bis 3 Vol.-%.
Das Mischgas wird im folgenden über einen zweiten Katalysator 13, und zwar einen
Oxidations-Katalysator geleitet. In diesem werden die bisher nicht umgesetzten Kom
ponenten CO und H₂ mit dem Luftsauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser umgesetzt.
Zusätzlich werden evtl. im Abgas vorhandenen Kohlenwasserstoffe reduziert. Bevor
das Abgas den Schornstein 14 verläßt, wird ihm im Wärmetauscher 15 Wärme entzo
gen.
Die bei der Reduktionsgas-Erzeugung entstehende Wärme kann zur Aufwärmung des
Abgasstromes oder der Luft genutzt werden, wodurch die Reduktionsbedingungen in
den Katalysatoren deutlich verbessert wird.
Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So
können als Reduktionsgase Flaschengase verwendet werden. Es besteht auch die
Möglichkeit, das Reduktionsgase dem Rauchgas direkt hinter dem Motor zuzuführen
so daß kein Drei-Wege-Katalysator benötigt wird.
Claims (9)
1. Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden (NOx) in Rauchgasen aus sta
tionären Verbrennungsmotoren,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Rauchgas zur Erzeugung eines Mischgases
ein CO und/oder H₂ oder ein Propan und/oder Butan enthaltenes Reduktionsgas
zugegeben wird, daß das Mischgas einer ersten katalytischen Reaktion unter
worfen wird, daß anschließend dem Mischgas Luft zugegeben und daß dieses
Gemisch einer zweiten katalytischen Reaktion unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die katalytischen Reaktionen in einem Katalysator aus Elementen der zur
VIII. Nebengruppe des Periodensystems gehörenden Platingruppe bzw. deren
Kombinationen bei Temperaturen zwischen 200 bis 800°C vorzugsweise zwi
schen 300 bis 700°C stattfinden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase vor der Zugabe von Reduktions
gas durch einen Drei-Wege-Katalysator geleitet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des CO und/oder H₂ enthaltenen Re
duktionsgases von der Rauchgasmenge bestimmt wird und einer Konzentration
von 0,4 bis 3,0 Vol.-%, vorzugsweise 0,7 bis 1,5 Vol.-%, im trockenen Rauchgas
entspricht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Reduktionsgases Propan und/oder
Butan von der Rauchgasmenge bestimmt wird und einer Konzentration von
0,045 bis 0,4 Vol.-%, vorzugsweise 0,09 bis 0,2 Vol.-% im trockenen Rauchgas
entspricht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Luft von der O₂-Konzentrationen
im Mischgas bestimmt wird, die zwischen 0,5 bis 6 Vol.-% vorzugsweise bis
3 Vol.-% beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luft vorgewärmt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das CO und/oder H₂-haltige Reduktionsgas durch
unterstöchiometrische Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verbrennung entstehende Wärme zur
Erwärmung des Rauchgases oder der Sekundärluft genutzt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19521522A DE19521522A1 (de) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden in Rauchgasen aus stationären Verbrennungsmotoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19521522A DE19521522A1 (de) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden in Rauchgasen aus stationären Verbrennungsmotoren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19521522A1 true DE19521522A1 (de) | 1996-12-19 |
Family
ID=7764292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19521522A Withdrawn DE19521522A1 (de) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden in Rauchgasen aus stationären Verbrennungsmotoren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19521522A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1226862A2 (de) * | 2001-01-30 | 2002-07-31 | Ruhrgas Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines CO2-haltigen Gasgemisches zum Düngen von Pflanzen in einem Gewächshaus |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3428231A1 (de) * | 1983-12-16 | 1985-07-04 | Süd-Chemie AG, 8000 München | Verfahren zur entfernung von stickoxiden aus abgasen |
DE2264039C2 (de) * | 1971-12-29 | 1986-04-03 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa | Abgasreinigungsanlage für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen |
DE4016688A1 (de) * | 1989-12-08 | 1991-06-13 | Inst Of Research And Innovatio | Verfahren zur entfernung von stickstoffoxiden aus abgasen |
-
1995
- 1995-06-13 DE DE19521522A patent/DE19521522A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1226862A3 (de) * | 2001-01-30 | 2003-06-04 | Ruhrgas Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines CO2-haltigen Gasgemisches zum Düngen von Pflanzen in einem Gewächshaus |
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