DE3325712A1 - Catalytic converter for the after burning of flue gases - Google Patents
Catalytic converter for the after burning of flue gasesInfo
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Abstract
Description
"Katalytischer Konverter zur Nachverbrennung von Rauchgasen""Catalytic converter for the afterburning of flue gases"
Die Erfindung bezieht sich auf einen katalytischen Konverter zur Nachverbrennung von Rauchgasen, insbesondere zum Einbau in Nachheizregister von öfen, mit einem mit einer Vielzahl eng benachbarter Kanäle versehenen Keramikkörper mit katalytisch wirksamer Oberflächenbeschichtung.The invention relates to a catalytic converter for post-combustion of flue gases, especially for installation in post-heating registers of stoves, with one with one Ceramic bodies provided with a large number of closely spaced channels with catalytically active surface coating.
Bei 'Ofen, unabhängig davon, ob sie mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen, insbesondere aber wenn sie mit festen Brennstoffen beheizt werden, ergibt sich nur eine unvollständige Verbrennung. Dies führt zum einen dazu, daß in höchstem Grad unerwünschte Schadstoffe an die Umwelt abgegeben werden - beispielsweise in Form eines zu hohen CO-Gehaltes - und zum anderen dazu, daß der Wirkungsgrad, d. h. die Wärmeausbeute über die unvermeidlichen Verluste hinausvermindert wird. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist bereits vorgeschlagen worden, das Rauchgas vor der Einleitung in den Kamin durch einen katalytischen Konverter zu leiten, der, beispielsweise infolge einer Platinbeschichtung, eine thermisch katalytische Nachverbrennung der" nicht vollständig verbrannten Gasbestandteile bewirkt, wodurch das Rauchgas zunächst nochmals weiter aufgeheizt wird. Dieses aufgeheizte Rauchgas wird dann durch einen Wärmeaustauscher, beispielsweise in Form eines sogenannten Nachheizregisters, geleitet, um einen großen Teil dieser Wärme noch nutzbringend verwerten zu können.With 'furnace, regardless of whether it is with gaseous or liquid fuels, but especially if they are heated with solid fuels, there is only one incomplete combustion. On the one hand, this leads to the fact that The highest levels of undesirable pollutants are released into the environment - for example in the form of excessively high CO levels - and on the other hand, that the efficiency, d. H. the heat yield via the inevitable losses is reduced out. To eliminate these difficulties it has already been proposed to use the flue gas the introduction into the chimney through a catalytic converter, which, for example as a result of a platinum coating, causes a thermal catalytic afterburning of the "not completely burned gas components, whereby the flue gas is initially further heated up. This heated flue gas is then through a Heat exchanger, for example in the form of a so-called After-heating registers, in order to be able to utilize a large part of this heat in a profitable manner.
Eine große Schwierigkeit bei den bisher bestehenden kata-A great difficulty with the previously existing catalog
lytischen Konvertern auf Keramikbasis besteht darin, daß die Zelldichte außerordentlich groß sein muß, mithin also die Kanäle durch die das Rauchgas strömt sehr klein sind, wodurch sich die Gefahr eines Zusetzens dieser Kanäle durch die festen Verunreinigungen des Rauchgases ergibt. Eine zweite Schwierigkeit besteht darin, daß die Rauchgase eine Vielzahl von Schadstoffen enthalten, die den Katalysator angreifen, so daß nach relativ kurzer Zeit die katalytischeLytic converter based on ceramic consists in that the cell density must be extraordinarily large, therefore the channels through which the flue gas flows are very small, which means that there is a risk of these channels becoming clogged the solid impurities of the flue gas results. One second difficulty is that the smoke gases a Contain a variety of pollutants that attack the catalyst, so that after a relatively short time the catalytic
--· Wirkung verlorengeht.- · Effect is lost.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist bei einem katalytischen Konverter der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Keramikkörper aus wenigstens zwei hintereinander angeordneten Platten besteht, deren Zellwände gegeneinander versetzt angeordnet sind.To avoid these difficulties is a catalytic Converter of the type mentioned according to the invention that the ceramic body consists of at least consists of two plates arranged one behind the other, the cell walls of which are offset from one another.
überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung die notwendigen Kontakt- und Verweilzeiten mit erheblich größeren Poren des Keramikkörpers erreicht werden können als dies bisher bei einteiligen Keramikkörpern mit durchgehenden Bohrungen als Optimum gefordert wurde. Obgleich durch die Versetzung der Poren zueinander ja nur an der Schnittstel 1 e der Platten ein entsprechend kleiner Porenquerschnitt gegeben ist, ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung versetzt gegeneinander hintereinandergeschalteter Loch-Platten sehr gute Ergebnisse bei der katalytisehen Nachverbrennung. Ein weiterer erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin, daß die Platten mit unterschiedlichen kataly- tisch wirksamen Beschichtungen versehen sein können, so daß eine gezielte Nachverbrennung unterschied! icher 'Bel astungsstoffe des Rauchgases möglich ist. Dabei ist es insbesondere möglich, je nach den jeweiligen Bedingungen zunächst den einen oder anderen dieser Bestandteile katalytisch nachzuverbrennen, da es sich gezeigt hat, daß häufig gerade einerSurprisingly, it has been shown that the inventive Training the necessary contact and dwell times with considerably larger pores in the ceramic body can be achieved than previously required for one-piece ceramic bodies with through bores as the optimum became. Although due to the offset of the pores to one another, only at the interface 1 e of the plates a corresponding If the pore cross-section is small, the arrangement according to the invention results in offset from one another perforated plates connected in series give very good results in the catalytic afterburning. Another significant advantage of the construction according to the invention is that the plates with different cataly- Effective coatings can be provided, so that a targeted afterburning made a difference! more pollutants of the flue gas is possible. It is particularly possible, depending on the respective conditions, to first use the catalytically post-incinerate one or the other of these constituents, since it has been shown that often just one
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der Stoffe den Katalysator für die Nachverbrennung eines anderen Rauchgasbestandteils "vergiftet". Durch die Schichtung der Platten mit unterschiedlichen Katalysatoren,derart, daß jeweils ein Katalysator erst dann vom Rauchgas bestrichen wird, wenn Rauchgasbestandteile die ihn schädigen könnten bereits ihrerseits katalytisch mit Hilfe einesanderen Katalysators nachverbrannt worden sind, läßt sich dieses Problem sehr einfach und wirksam beseitigen.the substances "poison" the catalyst for the afterburning of another component of the flue gas. Through the layering the plates with different catalysts, such that in each case a catalytic converter is only coated by the flue gas when the flue gas components damage it could have already been post-burned catalytically with the help of another catalyst, can be eliminate this problem very simply and effectively.
Dabei liegt es schließlich im Rahmen der Erfindung, die Platten so auszubilden, daß sie gitterartig sich kreuzende, bei der axial fluchtenden Anordnung der Platten jeweils auf Lücke versetzt liegende Stegwände aufweisen.Finally, it is within the scope of the invention to design the plates in such a way that they cross each other like a grid, in the axially aligned arrangement of the plates each have web walls offset with gaps.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, sowie an Hand der Zeichnung. Dabei zeigen: Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment, as well as on the basis of the drawing. Show:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ofens mit einem Nachheizregister und vorgeschlatetem katalytischen Konverter undFig. 1 is a schematic view of a furnace with a post-heating register and upstream catalytic converter and
Fig. 2 vergrößerte Draufsichten auf die beiden plattenförun migen Teile des katalytischen Konverters mit jeweil: unterschiedlich ausgebildeten Zeil strukturen.Fig. 2 enlarged plan views of the two plattenför un shaped parts of the catalytic converter with each: differently designed Zeil structures.
In Fig. 1 erkennt man bei 1 einen Ofen, beispielsweise für feste oder flüssige Brennstoffe, dessen Rauchgase durch ei-In Fig. 1 can be seen at 1, a furnace, for example for solid or liquid fuels, the flue gases of which are
3.,O ne Leitung 2 einem Nachheizregister 3 zugeführt werden, von dem aus ein weiteres Rohr 4 schließlich in den Kamin 5 führt. Zwischen dem Ofen 1 und dem Nachheizregister 3 ist in das Rohr 2 ein katalytischer Konverter 6 eingeschaltet, der aus zwei hintereinander geschalteten Loch-Platten 7 und 8 aus Keramik besteht. Die Oberflächen der Kanäle sind mit kata-3., O ne line 2 are fed to a reheater 3, from from which another pipe 4 finally leads into the chimney 5. Between the furnace 1 and the post-heating register 3 is in the Tube 2 switched on a catalytic converter 6, the off two perforated plates 7 and 8 connected in series made of ceramic. The surfaces of the channels are cata-
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lytisch wirksamen Oberflächenbeschichtungen versehen, um unverbrannte bzw. nicht vollständig verbrannte Bestandteile des Rauchgases nachzuverbrennen. Die Keramik-Platten 7 und 8 bzw. 7', 81 sind dabei mit sich gitterartig kreuzenden Stegwänden 9, 10 (9'5 10') sowie 9a, 10a (9a1, 10a1) versehen, die so angeordnet sind, daß sie beim fluchtenden Hintereinanderordnen der Platten 7, 8 jeweils auf Lücke versetzt angeordnet sind. Die Stegwände der Teile 7 und 8 sind dabei mit unterschiedlichen katalytisch wirksamen Edelmetall- oder Nichtedelmetallbeschichtungen versehen, beispielsweise einmal mit einer Eisenbeschichtung und zum anderen mit einer Platinbeschichtung, um jeweils unterschiedliche Rauchgasbestandteile katalytisch nachverbrennen zu können.Provided lytically effective surface coatings in order to post-burn unburned or incompletely burned components of the flue gas. The ceramic plates 7 and 8 or 7 ', 8 1 are provided with web walls 9, 10 (9' 5 10 ') and 9a, 10a (9a 1 , 10a 1 ) which cross each other in a grid-like manner and are arranged in such a way that when the plates 7, 8 are aligned one behind the other, they are each offset with a gap. The web walls of parts 7 and 8 are provided with different catalytically active noble metal or non-noble metal coatings, for example with an iron coating on the one hand and a platinum coating on the other in order to be able to catalytically post-burn different flue gas constituents.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Neben der Möglichkeit einer anderen Formgebung und Aufteilung der Poren bzw. Kanäle der Platten 7, 8 könnte selbstverständlich auch eine Anordnung gewählt werden, bei der mehr als zwei Platten hintereinander geschaltet sind. Darüber hinaus liegt es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung dem katalytischen Konverter-zunächst einen mechanischen Staubfilter vorzuschalten, um eine Verstopfung der Kanäle zwischen den Stegwänden und insbesondere ein Unwirksammachen deren katalytischer Oberflächenbeschichtung durch das Festsetzen fester Rauchgasbestandteile zu verhindern.The invention is not limited to the illustrated embodiment. Besides the possibility of another Shaping and division of the pores or channels of the plates 7, 8 could of course also be chosen in an arrangement where more than two panels are connected in series. Beyond that, it goes without saying in the context of the invention the catalytic converter-initially upstream a mechanical dust filter to prevent clogging of the channels between the web walls and in particular disabling their catalytic surface coating to prevent solid flue gas components from settling.
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