DE19731926C1 - Emission control system for a diesel engine - Google Patents

Emission control system for a diesel engine

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Abstract

The invention relates to an arrangement containing an injection device (6) for means of reduction (r), a mixing device (8) and a catalytic converter device (14), said devices being located inside of, for instance, a vertically placed exhaust pipe (4). According to the invention, a fine-meshed protection screen (12) is placed inside the exhaust pipe (4). Said screen prevents the broken-up particles, especially the catalytic converter chunks or blades of the mixing device (8), from falling in the direction of the diesel engine. This protects the turbo-supercharger (2) which is generally located down from the diesel motor. The protection screen (12) preferably forms a structural unit with the mixing device (8) which can be handled as a single unit.<o> </o>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Reinigung von Abgas für einen Dieselmotor, bei der in einem Abgasrohr eine Eindüs-Einrichtung für ein Reduktionsmittel, eine Misch-Ein­ richtung und eine Katalysator-Einrichtung angeordnet sind. Die Anlage kann insbesondere für einen Schiffs-Dieselmotor eingesetzt werden.The invention relates to a system for cleaning Exhaust gas for a diesel engine in which an Injection device for a reducing agent, a mixing on direction and a catalyst device are arranged. The system can be used in particular for a marine diesel engine be used.

Eine Anlage der eingangs genannten Art wird unter der Be­ zeichnung SiNOx-Abgasreinigungssystem von der Firma Siemens AG, Berlin und München, Deutschland, vertrieben (Firmenbroschüre "SINOx Stickoxidminderung für stationäre Dieselmotoren", Bestell-Nr. A96001-U91-A232.A system of the type mentioned is under the Be drawing SiNOx exhaust gas cleaning system from Siemens AG, Berlin and Munich, Germany (Company brochure "SINOx nitrogen oxide reduction for stationary Diesel engines ", Order No. A96001-U91-A232.

Mit einer solchen Anlage kann die Stickoxid-Emission eines Dieselmotors drastisch reduziert werden. Die Funktionsweise des SiNOx-Abgasreinigungssystems basiert auf dem SCR-Verfah­ ren (Selective Catalytic Reduction). Dabei werden die Stickoxide des Abgases mit einem Reduktionsmittel, wie Ammo­ niak oder Harnstoff, im Abgasrohr vermischt, in einen Reak­ torraum geleitet und dort an der Katalysator-Einrichtung zu den umweltfreundlichen Stoffen Wasserstoff und Stickstoff um­ gesetzt. Zur Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas wird ein statischer Mischer eingesetzt.With such a system, the nitrogen oxide emission can Diesel engine can be drastically reduced. How it works of the SiNOx exhaust gas purification system is based on the SCR process ren (Selective Catalytic Reduction). The Nitrogen oxides in the exhaust gas with a reducing agent such as Ammo niak or urea, mixed in the exhaust pipe, into a reak headed to the catalyst area the environmentally friendly substances hydrogen and nitrogen set. For mixing the reducing agent with the exhaust gas a static mixer is used.

Ein solcher statischer Mischer ist beispielsweise aus der EP 0 594 657 bekannt. Er läßt sich insbesondere bei einer Abgasreinigungsanlage für das Abgas von Kraftwerken, aber auch von Dieselmotoren einsetzen. Er besitzt eine Anzahl von Umlenkelementen oder Flügeln, die zur Verwirbelung des strö­ menden Abgases dienen.Such a static mixer is from, for example EP 0 594 657 known. He can be particularly in one Exhaust gas purification system for the exhaust gas from power plants, however also use of diesel engines. It has a number of Deflection elements or wings that swirl the strö serve exhaust gas.

Die Abgasleitung kann insbesondere zwischen dem Turbolader (Verdichter) eines Dieselmotors und zwischen der Abgasreini­ gungsanlage für die Stickoxid-Reinigung angeordnet sein. Es hat sich nun in der Praxis ergeben, daß bei Montagearbeiten oder bei Servicearbeiten an der Anlage Teile in das Abgasrohr hineinfallen können. Hierbei kann es sich um abgebrochene Teile aus der Katalysator-Einrichtung, aber auch um Flügel aus der Misch-Einrichtung handeln. Dadurch kann es vor allem bei einer senkrecht oder schräg verlegten Rohrleitung für das Abgas - die Abgasführung erfolgt dabei von unten nach oben - zu Schäden am Turbolader und damit zum Stillstand des Diesel­ motors kommen. Die im Stand der Technik beschriebenen, hier bekannten Abgasreinigungsanlagen enthalten keinerlei Schutz­ vorrichtungen vor solchen herabfallenden Teilen.The exhaust pipe can in particular between the turbocharger (Compressor) of a diesel engine and between the exhaust gas line  tion system for nitrogen oxide cleaning. It has now emerged in practice that during assembly work or parts in the exhaust pipe when servicing the system can fall into it. This can be canceled Parts from the catalytic converter, but also around wings act from the mixing facility. It can do it above all with a vertically or diagonally laid pipeline for the Exhaust gas - the exhaust gas is routed from bottom to top - damage to the turbocharger and thus to a standstill of the diesel motors come. Those described in the prior art here Known exhaust gas cleaning systems contain no protection devices in front of such falling parts.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine An­ lage der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, daß sie Schutz vor Teilen, insbesondere vor herabfallenden Teilen, gewährleistet. Falls das Abgasrohr von einem Turbola­ der des Dieselmotors ausgeht, soll insbesondere auch dieser Turbolader geschützt sein.The object of the present invention is therefore an position of the type mentioned at the outset in such a way that they protect against parts, especially falling ones Share, guaranteed. If the exhaust pipe from a turbola that runs out of the diesel engine, especially this one Turbocharger must be protected.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anlage der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein feinma­ schiges Schutzgitter im Abgasrohr.To solve this problem is a system of ge named type according to the invention characterized by a feinma protective grille in the exhaust pipe.

Dieses Sieb oder Schutzgitter ist vorzugsweise mit der Misch- Einrichtung kombiniert. Das Schutzgitter und die Misch-Ein­ richtung, die in der Regel aus Metall bestehen, können dabei miteinander verschweißt sein, so daß sie eine relativ dünne Baueinheit ergeben. Als Misch-Einrichtung wird bevorzugt der eingangs erwähnte statische Mischer eingesetzt.This screen or protective grille is preferably mixed with the Facility combined. The protective grille and the mixing on Direction, which are usually made of metal, can be welded together so that they are relatively thin Unit result. The preferred mixing device is the static mixer mentioned at the beginning.

Das Schutzgitter sollte möglichst an der Anströmseite des Mi­ schers eingebaut sein. Dann verhindert es nicht nur das Fal­ len von abgebrochenen Brocken der Katalysatoreinrichtung, sondern auch von abgebrochenen Flügeln des Mischers in Rich­ tung auf den gegebenenfalls vorhandenen Turbolader und den Dieselmotor. The protective grille should be on the upstream side of the Mi be installed. Then it not only prevents the fall len broken chunks of the catalyst device, but also from broken blades of the mixer in Rich tion on the existing turbocharger and the Diesel engine.  

Das Schutzgitter kann direkt an oder speziell direkt unter­ halb der Katalysatoreinrichtung eingebaut sein. Falls ein Mi­ scher vor der Eindüs-Einrichtung integriert ist, dann ist es sinnvoll, auch hier das Schutzgitter anzubringen.The protective grille can be attached directly to or especially directly below be installed half of the catalyst device. If a Wed is integrated in front of the injection device, then it is it makes sense to attach the protective grille here too.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß auch der gegebenenfalls vorhandene Turbolader vor im Abgas­ rohr vorhandenen Teilchen geschützt ist. Das feinmaschige Schutzgitter stellt in der Regel keinen zusätzlichen Druck­ verlust dar.The advantage of the invention is in particular that also the possibly existing turbocharger in front of the exhaust gas pipe existing particles is protected. The fine mesh Protective grids generally do not put any additional pressure loss.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von drei Figuren näher erläutert. Darin sind verschiedene Va­ rianten zur Anordnung des Schutzgitters im Abgasrohr einer Abgasreinigungsanlage für einen Dieselmotor (stationär oder beweglich) dargestellt. Es sind auch Kombinationen möglich. Für gleiche Bauteile sind in den Figuren dieselben Bezugszei­ chen verwendet. Es zeigen im einzelnen:Exemplary embodiments of the invention are described below explained in more detail by three figures. There are various Va to arrange the protective grille in the exhaust pipe Emission control system for a diesel engine (stationary or shown). Combinations are also possible. The same reference numerals are used in the figures for identical components chen used. The individual shows:

Fig. 1 eine Abgasreinigungsanlage mit einem Schutzgitter unmittelbar an der Anströmseite der Katalysator- Einrichtung, Fig. 1 is an emission control device with a protective grid directly on the inflow side of the catalyst device,

Fig. 2 eine Abgasreinigungsanlage mit einer Kombination von Misch-Einrichtung und Schutzgitter zwischen Eindüs-Einrichtung und Katalysator-Einrichtung, so­ wie Fig. 2 shows an exhaust gas cleaning system with a combination of mixing device and protective grille between the injection device and catalyst device, such as

Fig. 3 eine Abgasreinigungsanlage mit einer Kombination von Misch-Einrichtung und Schutzgitter in Strö­ mungsrichtung vor einer Eindüs-Einrichtung. Fig. 3 shows an exhaust gas cleaning system with a combination of mixing device and protective grille in the flow direction in front of a injection device.

Gemäß Fig. 1 gibt ein (nicht gezeigter) Dieselmotor, insbe­ sondere ein Schiffs-Dieselmotor, Abgas A über einen Verdich­ ter oder Turbolader 2 in ein Abgasrohr 4. Das Abgasrohr 4 ist hier speziell senkrecht oder leicht schräg zur Senkrechten verlegt. Das eingeleitete Abgas A trifft auf eine Eindüs-Ein­ richtung 6 für ein Reduktionsmittel r, z. B. für Ammoniak (NH3) oder insbesondere für Harnstoff in wäßriger Lösung. Die Mischung aus Abgas A und Reduktionsmittel r trifft anschlie­ ßend auf eine Misch-Einrichtung 8, die insbesondere aus einem korrosionsfesten Metall hergestellt ist. Diese Misch-Einrich­ tung ist ein sogenannter "statischer Mischer" und kann bevor­ zugt nach der EP 0 594 657 aufgebaut sein. Hier findet eine gute Durchmischung oder Verwirbelung statt. Die Mischung aus Abgas A und Reduktionsmittel r wird sodann in einen ver­ größerten Reaktionsraum 10 geleitet. In diesem befindet sich ein Sieb oder Schutzgitter 12. Dieses Schutzgitter 12 besteht aus einem Gewebe von Metallfäden; seine Dicke d liegt bei­ spielsweise zwischen 2 mm und 4 mm. Unmittelbar danach ist eine Katalysator-Einrichtung 14 eingebaut, die vorliegend aus drei in Ebenen I, II und III übereinander liegenden Modulen eines DeNOx-Katalysators besteht. Das hier gereinigte Abgas A' wird über eine Auslaßöffnung 18 weitergeleitet, beispiels­ weise ins Freie abgegeben.Referring to FIG. 1 a are (not shown) diesel engine, in particular sondere a marine diesel engine, exhaust gas A via a compaction ter or turbocharger 2 into an exhaust pipe 4. The exhaust pipe 4 is here laid especially vertically or slightly obliquely to the vertical. The introduced exhaust gas A meets a injection device 6 for a reducing agent r, z. B. for ammonia (NH 3 ) or in particular for urea in aqueous solution. The mixture of exhaust gas A and reducing agent r then meets a mixing device 8 , which is in particular made of a corrosion-resistant metal. This mixing device is a so-called "static mixer" and can be constructed before according to EP 0 594 657. A good mixing or swirling takes place here. The mixture of exhaust gas A and reducing agent r is then passed into a larger reaction space 10 . A sieve or protective grille 12 is located in this. This protective grid 12 consists of a fabric of metal threads; its thickness d is between 2 mm and 4 mm for example. Immediately afterwards, a catalytic converter device 14 is installed, which in the present case consists of three modules of a DeNOx catalytic converter lying one above the other in levels I, II and III. The exhaust gas A 'cleaned here is passed on via an outlet opening 18 , for example released into the open.

Aus Fig. 1 wird deutlich, daß das Schutzgitter 12 die Misch- Einrichtung 8, die Eindüs-Einrichtung 6 und auch den Turbola­ der 12 vor herabfallenden abgebrochenen Katalysator-Teilchen oder -Brocken schützt.From Fig. 1 it is clear that the protective grid 12 protects the mixing device 8 , the injection device 6 and also the turbola of the 12 from falling off broken catalyst particles or lumps.

Fig. 2 entspricht weitgehend Fig. 1. Jedoch ist hier das metallische Schutzgitter 12 zwischen der Eindüs-Einrichtung 6 und der Misch-Einrichtung 8, und zwar unmittelbar vor deren Anströmfläche, angeordnet. Aus Fig. 2 wird auch deutlich, daß das Schutzgitter 12 und die Misch-Einrichtung 8 ineinan­ der integriert sind und eine Baueinheit bilden. Mit anderen Worten: Sie können miteinander verschweißt sein. In dieser Variante schützt das Schutzgitter 12 sowohl die Eindüs-Ein­ richtung 6 als auch den Turbolader 2 vor abgebrochenen Kata­ lysatorteilchen und vor Mischflügeln, die von der Misch-Ein­ richtung 6 abgebrochen sind. Auch hier ist also ein Schutz des Turboladers 2 gewährleistet und damit ein Stillsetzen des Dieselmotors verhindert. FIG. 2 largely corresponds to FIG. 1. However, here the metallic protective grille 12 is arranged between the injection device 6 and the mixing device 8 , specifically directly in front of its inflow surface. From Fig. 2 it is also clear that the protective grille 12 and the mixing device 8 are integrated into one another and form a structural unit. In other words, they can be welded together. In this variant, the protective grille 12 protects both the injection device 6 and the turbocharger 2 from broken catalyst particles and from mixing blades which have broken off from the mixing device 6 . Protection of the turbocharger 2 is thus also ensured here and thus prevents the diesel engine from being stopped.

Auch bei der Abgasreinigungsanlage nach Fig. 3 ist eine In­ tegration oder Kombination von metallischem Schutzgitter 12 und metallischer Misch-Einrichtung 8 vorgesehen. Diese beiden Bauteile 8, 12 können auch hier wieder miteinander ver­ schweißt sein. Die Kombination 8, 12 ist hier - in Strömungs­ richtung des Abgases A gesehen - vor der Eindüs-Einrichtung 6 für das Reduktionsmittel r angeordnet, wobei das Schutzgitter 12 dem Turbolader 2 zugewandt ist. Das Schutzgitter 12 ist also auf der Seite des Turboladers 2 angeordnet. Die Anord­ nung ist so getroffen, daß die Eindüs-Einrichtung 6 im Turbo­ lenzbereich der Kombination 8, 12 liegt. Auch hier bilden das Schutzgitter 12 und die Misch-Einrichtung 8 wiederum bevor­ zugt eine einheitlich handhabbare Baueinheit.Or combination of metallic guard 12 and metallic mixing device even with the emission control system of FIG. 3 8 is provided an in tegration. These two components 8 , 12 can also be welded to each other again here. The combination 8 , 12 is here - seen in the flow direction of the exhaust gas A - arranged in front of the injection device 6 for the reducing agent r, the protective grille 12 facing the turbocharger 2 . The protective grid 12 is therefore arranged on the side of the turbocharger 2 . The arrangement is such that the injection device 6 lies in the turbo lenz range of the combination 8 , 12 . Again, the protective grille 12 and the mixing device 8 in turn form a unit which can be handled in a uniform manner.

Abschließend soll noch erwähnt werden, daß bei allen Ausfüh­ rungsformen zweckmäßigerweise im Abgasrohr 4 in der Nähe des Schutzgitters 12 eine Zugangsöffnung (nicht gezeigt), bei­ spielsweise auch ein Mannloch, angeordnet sein kann. Diese Zugangsöffnung in der Nähe des Schutzgitters 12 ist sinnvoll, um herabgefallene Teiule, also z. B. Katalysatorstücke, Mi­ scherstücke oder Düsenteile, schnell zu entfernen.Finally, it should be mentioned that in all Ausfüh approximate forms in the exhaust pipe 4 in the vicinity of the protective screen 12, an access opening (not shown), for example, a manhole can be arranged. This access opening in the vicinity of the protective grille 12 is useful in order to prevent falling particles, e.g. B. catalyst pieces, Mi shear pieces or nozzle parts to remove quickly.

Claims (12)

1. Anlage zur Reinigung von Abgas (A) für einen Dieselmotor, bei der in einem Abgasrohr (4) eine Eindüs-Einrichtung (6) für ein Reduktionsmittel (r), eine Misch-Einrichtung (8) und eine Katalysator-Einrichtung (14) angeordnet sind, gekennzeichnet durch ein feinmaschiges Schutzgitter (12) im Abgasrohr (4).1. Plant for the purification of exhaust gas (A) for a diesel engine in which in an exhaust pipe (4) a Eindüs means (6) for a reducing agent (r), a mixing device (8) and a catalyst device (14 ) are arranged, characterized by a fine-meshed protective screen ( 12 ) in the exhaust pipe ( 4 ). 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (12) mit der Misch-Einrichtung (8) kombiniert ist.2. Installation according to claim 1, characterized in that the protective grille ( 12 ) is combined with the mixing device ( 8 ). 3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (12) an der Anströmseite der Misch-Einrichtung (8) fest angeordnet ist.3. Plant according to claim 2, characterized in that the protective grille ( 12 ) is fixedly arranged on the upstream side of the mixing device ( 8 ). 4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (12) - in Strömungsrichtung des Abgases (A) ge­ sehen - hinter oder vor der Eindüs-Einrichtung (6) angeordnet ist (Fig. 2 bzw. 3).4. Plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the protective grille ( 12 ) - see in the flow direction of the exhaust gas (A) ge - is arranged behind or in front of the injection device ( 6 ) ( Fig. 2 or 3rd ). 5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (12) direkt an der Anströmseite der Katalysator- Einrichtung (14) fest angeordnet ist (Fig. 1).5. Plant according to claim 1, characterized in that the protective grid ( 12 ) is arranged directly on the upstream side of the catalyst device ( 14 ) ( Fig. 1). 6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab­ gasrohr (4) vertikal oder schräg zur Vertikalen verlegt ist.6. Plant according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gas pipe ( 4 ) is laid vertically or obliquely to the vertical. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab­ gasrohr (4) an einen Turbolader (2) angeschlossen ist. 7. Plant according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gas pipe ( 4 ) is connected to a turbocharger ( 2 ). 8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (12) aus einem Gewebe von Metallfäden besteht.8. Installation according to one of claims 1 to 7, characterized in that the protective grid ( 12 ) consists of a fabric of metal threads. 9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d) des Schutzgitters (12) zwischen 2 mm und 4 mm liegt.9. Installation according to one of claims 1 to 8, characterized in that the thickness (d) of the protective grid ( 12 ) is between 2 mm and 4 mm. 10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kata­ lysator-Einrichtung (14) mehrere Ebenen (I, II, III) umfaßt.10. Plant according to one of claims 1 to 9, characterized in that the Kata analyzer device ( 14 ) comprises several levels (I, II, III). 11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ihre Anwendung bei einem Schiffs-Dieselmotor.11. Plant according to one of claims 1 to 10, characterized by their application at a marine diesel engine. 12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgasrohr (4) in der Nähe des Schutzgitters (12) eine Zugangsöffnung vorgesehen ist.12. Installation according to one of claims 1 to 11, characterized in that an access opening is provided in the exhaust pipe ( 4 ) in the vicinity of the protective grille ( 12 ).
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