DE29614551U1 - Katalysatorbaugruppe zur Reinigung von Abgasen - Google Patents
Katalysatorbaugruppe zur Reinigung von AbgasenInfo
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Description
Beschreibung
Katalysatorbaugruppe zur Reinigung von Abgasen
Die Abgase von kleineren Verbrennungsanlagen mit einem Volumenstrom von 2.000 - 10.000 NnrVh
sind i. d. R. ebenso mit Schadstoffen belastet wie die von Großverbrennungsanlagen (Heizkraftwerke,
Müllverbrennungsanlagen u. ä.). Gerade diskontinuierlich arbeitende Kessel und Öfen mit sehr variablen
Input (Altholz- und Sonderabfallverbrennungsanlagen sowie Krematorien) weisen einen hohen Anteil an
organischen Schadstoffen, vor allem Dioxine/Furane (PCDD/F), auf. Für die relativ kleinen
Abgasmengen fehlt es derzeit aber an effizienter Anlagentechnik, die auf die besonderen Bedingungen
dieser Verbrennungsanlagen abgestimmt ist. Besonders die Katalysatortechnik als eine sehr effektive
Technologie zur Reduzierung von gasförmigen Schadstoffen in Abgasen, ist hauptsächlich bei den
Großverbrennungsanlagen im Einsatz, wobei riesige Katalysatorvolumen benötigt werden, die in ebenso
großen hochhausähnlichen Gehäusen untergebracht sind. Zur Aufnahme kleiner Katalysatormengen
gibt es derzeit nur wenige einsatzfähige Baugruppen, z. Bsp. das Katalysatorgehäuse der Firma H + H
Innotech AG in Weisslingen ( Schweiz) bzw. in Blechmäntel eingeschweißte Katalysatorpakete der
Firmen BASF und Siemens.
Die Baugruppe der Firma H + H Innotech AG ist ein mit einer Wärmeisolierung versehenes
doppelwandiges Edelstahlblechgehäuse, in dem wabenförmige keramische Katalysatoren liegend_
eingestapelt werden. In dem Gehäuse verlaufen Kanäle, durch die das Abgas die Katalysatoren
anströmt. In dem Anströmkanal ist ein statischer Mischer zur Vergleichmäßigung der
Teilstromtemperaturen des Abgases sowie bei Bedarf eine Injektordüse untergebracht, durch die
Harnstoff als Hilfsstoff zum Abbau von NOx dem Abgas zugeführt werden kann. Die in Blech
eingeschweißten Katalysatorpakete der Firmen BASF und Siemens sind an den Enden mit Flanschen
zum Einbau in Rohrleitungen versehen und verfügen über keinerlei Vorrichtungen zum Mischen der
Rauchgase. Auch ist keine Möglichkeit gegeben, ggf. Hiifsstoffe zur Schadgaskatalyse zuzuführen.
Da die Katalysatoren bestimmte Betriebstemperaturen (i. d. R. zwischen 200 0C und 450 0C) erfordern,
um die notwendigen Abbauraten der Schadgase zu erzielen, ist der Einbau von Wärmetauschern vor
dem Katalysator zur Abkühlung der Abgase notwendig, um das gewünschte Temperaturniveau
einzustellen. I. d. R. erfolgt auch hinter dem Katalysator eine weitere Abkühlung der Abgase auf Filtereintrittstemperatur
(ca. 1500C bis 170°C) für einen nachgeschalteten Filter zur Staubabscheidung. Da bei
den kleineren Verbrennungsanlagen mit ihrem sehr variablen Input große Schwankungen bei den
Abgasvolumenströmen und Abgastemperaturen währens des Verbrennungsprozesses auftreten, sind die
dem Katalysator vorgeschalteten Wärmetauscher aufwendig zu regeln und in ihrer Leistung variabel
auszulegen, damit die Katalysatoreintrittstemperatur unter allen Betriebszuständen sicher eingehalten
werden kann. Die Abgasreinigungsanlage nimmt durch diese umfangreichen technologischen Schritte
räumliche Dimensionen an, die den für kleinere Verbrennungsanlagen üblichen Raumkonzepten nicht
entspricht. Hinzu kommt, daß die Einzelkomponenten vor Ort angepaßt und montiert werden müssen. All
das führt dazu, daß diese Anlagen sehr teuer im Verhältnis zur eigentlichen Verbrennungsanlage sind.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine*Baugruppe* zu schaffen, in der auf engsten Raum ein
variabel gestalteter Katalysator mit mehreren Wärmetauschern kombiniert ist, wobei die Anordnung und
Auslegung der Komponenten so erfolgen soll, daß die notwendige Katalysatorbetriebstemperatur auch
bei schwankenden Volumenströmen zwischen 1.000 bis 10.000 NmVh und sich ändernden
Abgastemperaturen sicher gewährleistet werden kann. Weiterhin ist die Baugruppe so zu gestalten, daß
eine Standardisierung der Einzelkomponenten und eine weitgehende Werkstattmontage des
Gesamtaggregates erfolgen kann.
Dieses Problem ist mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß ein variabel gestalteter Katalysator - z. Bsp. in Form keramischer
Waben oder als Metailkatalysator oder als granulierte Schüttung -in einer Baugruppe mit mehreren
Wärmetauschern in einem Gehäuse angeordnet ist, welches modular aufgebaut und variabel mit den
notwendigen Wärmetauschern bestückt werden kann. Dieses Aggregat ist aufgrund seiner kompakten
Bauweise platzsparend aufzustellen und wird weitgehend aus vorgefertigten und am Markt verfügbaren
Komponenten zusammengesetzt, wodurch eine wesentliche Kostenminimierung erzielt werden kann. Es
ist von seiner Auslegung der Einzelkomponenten her für einen Abgasvolumenstrom von 1.000 bis
10.000 Nm3/h bestimmt. Es können aber auch durch eine Parallelschaltung mehrerer solcher
Baugruppen jeweils vielfache der genannten Abgasvolumen gereinigt werden. Die Baugruppe kann mit
einem Staubfilter kombiniert werden, wobei dieser je nach Erfordernis entweder als Heißgasfilter vor
oder als normaler Filter hinter ihr anzuordnen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert. Es handelt sich dabei
um eine Baugruppe im Volumenstrombereich 1.000 bis 3.500 Nm7h mit einem Oxidations Metallkatalysator
zur Reinigung des Abgases eines Krematoriums von CO und hauptsächlich PCDD/F.
Es zeigen
Fig. 1 die Baugruppe in der Seitenansicht
Fig. 2 die Baugruppe in der Rückansicht
Fig. 3 die Baugruppe im Schnitt A - A.
Fig. 2 die Baugruppe in der Rückansicht
Fig. 3 die Baugruppe im Schnitt A - A.
In den Figuren ist zu erkennen, daß die Baugruppe aus einem tragenden Teil besteht, der durch die
übereinanderstehenden Komponenten Rekuperator (1), 1. Economiserstufe (3) und statischem Mischer
(5) gebildet wird, in denen der Abgaskanal (2) von unten nach oben verlaufend ausgebildet ist. Dieses
Teil ist selbsttragend, steht auf einer Bodenplatte (19) und wird von einer Bodenstütze (18) seitlich
abgestützt.
Die erste Teilbaugruppe ist ein Luft/Abgas - Wärmetauscher (1) (Rekuperator), in dem durch die
Abkühlung des Abgases vorgewärmte Verbrennungsluft für den Ofen erzeugt wird. Die Luft wird dabei im
zweifachen Kreuzgleichstrom geführt.
Hinter dem Rekuperator ist die 1. Stufe eines zweiregistrigen Rohrbündel - Abgas/Wasser Wärmetauschers
(3) (Economiser) angeordnet, die über einen internen Bypaß (4) verfügt. Der
Dufchströmquerschnitt des Bypasses kann mittels zweier motorgetriebener (20) Drehklappen (5) geregelt
werden, wodurch der Einfluß der unterschiedlichen Volumenströme und Abgastemperaturen, die
während einer Verbrennung auftreten, ausgeglichen und damit eine konstante Katalysatoreintrittstemperatur
von 350 0C bis 425 °C gewährleistet wird.
Dahinter befindet sich ein statischer Mischer (6) zur Vergleichmäßigung der Teilstromtemperaturen. Vor
diesem Mischer ist es bei Bedarf möglich, eine Düse in einen Stutzen (22) einzuschrauben, durch die ein
Hilfsstoff (Harnstoff) zum Abbau von NOx dem Abgas zugeführt werden kann.
Auf den statischen Mischer ist ein Umlenkkasten (7) aus warmfesten Blech angeflanscht, in dem das
Abgas von einer Aufwärtsströmung in eine Abwärtsströmung umgelenkt wird. Diese Strömungsumkehr
wird durch Leitbleche (8) unterstützt. Der Umlenkkasten besitzt eine von oben zugängliche Öffnung, die
durch eine Abdeckplatte (9) mit zwei Abdeckklappen (10) verschlossen wird. Bei Notwendigkeit ist somit
die Baugruppe von oben großflächig zugänglich.
Parallel zur tragenden Säule aus den Komponenten 1, 3 und 5 ist an dem Umlenkkasten ein
Katalysatorpaket (12) mit Metall-Oxidationskatalysatoren, welche in einem kastenförmigen
Blechgehäuse mit Flanschen eingeschweißt sind, angeflanscht. Damit die Katalysatoren gleichmäßig
angeströmt werden, befindet sich am Eingangsquerschnitt desrelben ein Lochblech (11) mit definiert in
ihrer Größe und Verteilung angeordneten Löchern, über die das Abgas gleichmäßig verteilt wird.
Dem Katalysator schließt sich ein kastenförmiges Blechgehäuse an (13), in dem der ausgeformte
Abgaskanal mittels eines diagonal verlaufenden Leitbleches (14) in zwei Kammern getrennt wird, an
deren Ende die 2. Stufe des Economisers (15) sitzt. Das Abgas strömt den Economiser somit nur
halbseitig an, wird am Boden umgelenkt und strömt durch die andere Hälfte aufwärts zum
Abgangsstutzen (16), aus dem das Abgas die Baugruppe mit einer Temperatur von ca. 120 0C verläßt.
Dabei ist der Boden der 2. Economiserstufe als herausnehmbarer dichtschließender Kasten (17)
ausgeformt, so daß Schmutz, der sich an der tiefsten Stelle des Aggregates ablagert, problemlos
beseitigt werden kann.
Durch die Anordnung der einzelnen Komponenten in einer U-Form, wobei ein Schenkel als tragende
Säule ausgebildet ist, ist es möglich, die Wärmespannungen, die sich aus den unterschiedlichen
Temperatumiveaus, in denen die Einzelkomponenten arbeiten, ergeben, abzufangen.
Um das U-förmige Gebilde herum wird ein Rahmen aus Profilstahl gesetzt, der außen mit
oberflächenbehandelten Paneelen (21) beplankt ist. Die entstehenden Hohlräume zwischen den
Paneelen und den Komponenten werden mit Isoliermaterial verfüllt.
Die Baugruppe wird durch eine baugruppeninterne Steuerung aller Meß-, Stell- und Regelglieder sowie
den Wasser-Glykolkreislauf mit Armaturen für den Economiser und diversen Reinigungsöffnungen
vervollständigt, die in den Figuren 1- 3 der besseren Übersicht halber nicht mit eingezeichnet sind.
Claims (7)
1. Katalysatorbaugruppe zur Reinigung von schadstoffhaltigen Abgasen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Katalysatoren (12) mit verschiedenen Wärmetauschern (1; 3; 15) in einer gemeinsamen
Baugruppe zusammengefaßt sind, wobei vor den Katalysatoren mindestens ein Wärmetauscher zur
Einstellung der Katalysatorbetriebstemperatur angeordnet ist und die Einzelkomponenten
Wärmetauscher und Katalysatoren in Einzelgehäusen untergebracht sind, wobei die Einzelgehäuse in
ihrer Form und Abmessung so gestaltet sind, daß in ihnen verschiedene marktgängige Katalysatortypen,
vorzugsweise Metallkatalysatoren, untergebracht werden können und daß gewünschte räumliche
Abstände zwischen diesen Bauteilen mit Blechkanälen (7; 13) bestimmter Querschnitte überbrückt
werden können, in denen notwendige Abgasieitvorrichtungen (8), Mischvorrichtungen (6) und
Vorrichtungen zur Vergleichmäßigung der Abgasgeschwindigkeiten (11) sowie Meßgeräte angeordnet
sind, wobei die Gestaltung aller Komponenten so erfolgt, daß in ihrem Innern ein geschlossener
Abgaskanal (2) ausgebildet wird, durch den das Abgas alle Einzelkomponenten der Baugruppe
durchströmt und daß die Einzelkomponenten hintereinander oder übereinander, vorzugsweise
hintereinander U-förmig, angeordnet und miteinander fest verbunden sind und daß um den so
entstandenen Körper eine Verkleidung angebracht wird, vorzugsweise ein Metallgerüst aus Profilstahl
(21), welches außen mit Paneelen verkleidet ist, und daß die entstehenden Zwischenräume zwischen
den Einzelkomponenten und der Verkleidung mit wärmeisolierenden Materialien, vorzugsweise
keramischer Faser, verfüllt werden.
2. Baugruppe nach Schutzanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß der/die Wärmetauscher vor den Katalysatoren in seiner/ihrer Leistung in Abhängigkeit von der
Abgastemperatur und dem Abgasvolumenstrom durch geeignete Vorrichtungen reguliert werden können,
vorzugsweise durch die Anordnung von mehreren Wärmetauscherregistern (3) mit integriertem Bypass
(4), deren Durchströmung mittels ansteuerbarer Klappen (5) geregelt wird.
3. Baugruppe nach Schutzanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß hinter dem Wärmetauscher (3) vor den Katalysatoren eine Mischvorrichtung zur Vergleichmäßigung
der Teilstromtemperaturen des Abgasstromes angeordnet ist, vorzugsweise ein statischer Mischer (6).
4. Baugruppe nach Schutzanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß vor der Mischvorrichtung (6) eine oder mehrere verschließbare Öffnungen (22) in den Abgaskanal
so eingebracht werden, daß dadurch im Bedarfsfall die Zuführung eines Hilfsstoffes in den Abgasstrom
möglich ist.
5. Baugruppe nach Schutzanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer erforderlichen Umlenkung des Abgases diese mittels geeigneter Leitvorrichtungen erfolgt,
vorzugsweise strömungsweisende Leitbleche (8).
6. Baugruppe nach Schutzanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Anströmung der Katalysatoren (12) über ihren gesamten
Querschnitt vor diesen dazu geeignete Vorrichtungen im Abgaskana! angeordnet werden, vorzugsweise
Lochbleche {11) mit in ihrer Größe und Verteilung genau definiert eingearbeiteten Löchern.
7. Baugruppe nach Schutzanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verkleidung (21) um die Baugruppe als tragende Konstruktion ausgelegt wird, die in der Lage ist,
einen Heißgasfilter im Bereich zwischen Wärmetauscher und Katalysatoren aufzunehmen, vorzugsweise
durch die Verwendung einer Abdeckplatte (9) auf die Umlenkung (7), die sich durch die U-förmige
Anordnung der Einzelkomponenten ergibt, wobei die Abdeckplatte mit einem Durchbruch versehen ist,
über dem der Filter angebracht wird, und die Gewichtskräfte des Filter durch Stützen, die an den
Rändern der Abdeckplatte angebracht sind, abgefangen werden.
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|---|---|---|---|
| DE29614551U DE29614551U1 (de) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | Katalysatorbaugruppe zur Reinigung von Abgasen |
| DE19645585A DE19645585C2 (de) | 1996-08-22 | 1996-11-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Verbrennungsabgasen unterschiedlicher Strömungsrate und/oder Temperatur |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29614551U1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0845285A2 (de) * | 1996-11-14 | 1998-06-03 | Ulrich Kothe | Destillationsvorrichtung |
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| DE102006016786A1 (de) * | 2006-04-10 | 2007-10-18 | Triesch, Frank, Dr.-Ing. | Wärmeübertrager |
| CN115739088A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-03-07 | 江苏大学 | 一种基于多元协同改性催化剂一体化脱除气态多污染物的方法及装置 |
-
1996
- 1996-08-22 DE DE29614551U patent/DE29614551U1/de not_active Expired - Lifetime
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