DE3446342A1 - Device for the catalytic combustion, in particular afterburning, of gases, exhaust gases, flue gases or similar combustible substances - Google Patents
Device for the catalytic combustion, in particular afterburning, of gases, exhaust gases, flue gases or similar combustible substancesInfo
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Abstract
Description
Einrichtung zum katalytischen Verbrennen, insbesondere Nachbrennen von Gasen, Abgasen, Rauchgasen oder ähnlichen D5 brennbaren SubstanzenDevice for catalytic combustion, in particular afterburning of gases, exhaust gases, flue gases or the like D5 flammable substances
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum katalytischen Verbrennen, insbesondere Nachbrennen von Rasen, Abqasen, ID Rauchgasen oder ähnlichen brennbaren Substanzen mit einer Trägerstruktur (Substrat) und einem, auf dieser angebrachten Katalysator, wobei die Einrichtung im Strömungsweg der brennbaren Substanzen angeordnet ist.The invention relates to a device for catalytic Burning, especially after-burning of lawns, exhaust gases, ID smoke gases or similar flammable substances with a Support structure (substrate) and one attached to it Catalyst, the device being arranged in the flow path of the combustible substances.
Bekannte Einrichtungen dieser Art sind als katalytische Nachbrenner in Form einer wabenförmigen Keramik ausgebildet, die mit einem Edelmetallkatalysator beschichtet ist. Sie werden in den Rauchzug von Feuerungen für Rase, flüssige oder feste Brennstoffe eingebaut und dienen der Nachbrennung von Schadstoffen, die in der Feuerung aufgrund unvollständiger Verbrennung nicht verbrannt sind und sich entweder im Schornstein als Kreosot ablagern oder in die Umwelt gelangen. Bei diesen wabenförmigen Nachbrennern sind die den Edelmetallkatalysator, normalerweise platintragenden Flächen in Richtung der Strömung der nachzuverbrennenden Substanzen angeordnet. Um eine genügend große Kontakt fläche für den Katalysevorgang zu erhalten, müssen die Waben relativ eng zueinander angeordnet sein. Sie bilden also sich in Strömungsrichtung erstreckende, verhält-Known devices of this type are designed as catalytic afterburner in the form of a honeycomb ceramic, which is coated with a noble metal catalyst. They are in the flue of stoves for rush, liquid or solid fuels are built in and are used for the afterburning of pollutants that are due in the furnace incomplete combustion are not burned and are deposited either in the chimney as creosote or in the Environment. With these honeycomb afterburners are the noble metal catalyst, normally platinum-bearing surfaces in the direction of the flow of the afterburning Substances arranged. In order to obtain a sufficiently large contact area for the catalysis process, must the honeycombs can be arranged relatively close to one another. So they form in the direction of flow, behaving
3Π nismäßig enge Kanäle aus, die aufgrund von Flockenbildung und Ablagerung anderer in den Abgasen enthaltener Festkörpersubstanzen leicht verstopft werden. Um die Funktionsfähigkeit des Rauchgaszuges trotzdem zu gewährleisten und zu vermeiden, daß es unterhalb des Katalysators zu Anstauungen von Rauchgas mit allen damit verbundenen Refahren (Rauchgasexplosionen etc.) kommt, muß bei solchen Anlnnen ein By-pass vorgesehen werden, der bei Oberschreitung bestimmter Rrenzdrücke in Funktion tritt und den Raum3Π moderately narrow channels due to flake formation and deposits of other solid matter contained in the exhaust gases are easily clogged. In order to guarantee the functionality of the flue gas duct anyway and to avoid that there is accumulation of flue gas underneath the catalytic converter with all associated driving (Flue gas explosions etc.) must occur during such events a by-pass should be provided, which, if the value is exceeded certain marginal pressures come into function and the space
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unterhalb des Katalysators mit dem Schornstein kurzschließ Die katalytische Funktion ist damit unterlaufen. Außerdem sind diese bekannten wabenförmigen Keramiken einstückig ausgebildet und laufen damit Gefahr, daß bei einseitiger D5 Wärmebeaufschlagunq Wärmespannunqen entstehen, die zu zumindest teilweisen Zerstörungen (Absprengen von Teilen aus den Kanälen) führen.Short-circuit below the catalytic converter with the chimney. This undermines the catalytic function. aside from that these known honeycomb-shaped ceramics are in one piece formed and thus run the risk that with unilateral D5 Wärmebeaufschlagunq heat stresses arise that at least partial destruction (parts blown off from the sewers).
Der Erfindung.1iegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde,In contrast, the invention. 1 is based on the object
in eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Gefahr von Verstopfungen infolge Flockenbildung oder Ablagerung sonstiger Feststoffe ausgeschlossen ist und die einen hohen katalytischen Wirkungsgrad gewährleistet.to create a facility of the type described above, where there is a risk of clogging due to flocculation or deposition of other solids is excluded and a high catalytic efficiency guaranteed.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einrichtung mindestens eine Basisteil mit von diesem getragenen, sich in den Strömungsweg erstreckenden Trägerelementen umfaßt, die quer zur Strömung gerichtete Katalysatorflachen ausbilden. Damit ist eine Einrichtung vorgeschlagen, die die Ausbildung wesentlich breiterer Kanäle als die bekannte Nachbrenneinrichtung ermöglicht, gleichzeitig aber durch die Anordnung der Katalysatorflächen quer zur Strömungsrichtung ein ausreichendes Umspülen dieser Flächen und damit einen genügenden Katalysationskontakt zwischen brennbarer Substanz und Katalysator schicht sicherstellt. Solche Bauelemente sind relativ kostengünstig herstellbar und, wie auch aus den nachstehenden Darlegungen hervorgeht, unter Ausbildung der verschiedensten Größen gut als Nachrüstteile für bestehende Feuerungen anzufertigen und anzubieten.This object is achieved according to the invention in that the device has at least one base part with it carried support elements extending into the flow path comprises the catalyst surfaces directed transversely to the flow form. A device is thus proposed which allows the formation of much wider channels than the known afterburning device, but at the same time through the arrangement of the catalyst surfaces at right angles to the direction of flow a sufficient flushing around this Surfaces and thus sufficient catalytic contact between the flammable substance and the catalyst layer. Such components are relatively inexpensive manufacturable and, as also from the following explanations emerges, with training of the most varied of sizes easy to manufacture and offer as retrofit parts for existing furnaces.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung eine Mehrzahl form- und/oder kraftschlüssig zusammenfügbarer Basisteile umfaßt, von denen sich die Trägerelemente mit ihren Katalysatorflächen strahlenförmig in den Strömunqs-It is particularly advantageous if the device has a plurality of positively and / or non-positively joined together Includes base parts, of which the carrier elements with their catalyst surfaces radiate into the flow
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■ w e q erstrecken. Eine solche Einrichtung kann nach dem einfachen Prinzip eines Baukastens bereitgestellt und montiert werden. Bei eventuell eintretenden Beschädigungen ist leicht und kostengünstig ein Austausch einzelner Teile■ w e q extend. Such a facility can after simple principle of a modular system can be provided and assembled. In the event of any damage it is easy and inexpensive to replace individual parts
Π5 vorzunehmen, ohne daß es eines Ersatzes der gesamten Vorrichtung bedarf. Weiterhin kann man mit Hilfe dieses Grundaufbaus Katalysatoren der unterschiedlichsten Raulänge für verschiedene Durchsatzleistungen zusammenstellen. Mit anderen Worten wird die Anzahl der für den Einsatz benötigten einzelnen Bauteile durch die verlangte Leistung bestimmt.Π5 without the need to replace the entire device requirement. Furthermore, with the help of this basic structure, catalytic converters of the most varied of pipe lengths can be manufactured put together for different throughputs. In other words it will be the number of for use required individual components determined by the required performance.
In bevorzugter Ausbildung der Erfindung können die Basisteile als zylinderförmige Ringe ausgebildet sein, von denen sich die Trägerelemente strahlenförmig nach außen erstrecken. Mit anderen Worten bilden beim Zusammensetzen mehrerer solcher Bauteile die Basisteile eine Art "Wirbelsäule", von denen die Trägerelemente nach Art von Speichen oder Rippen nach außen hin verlaufen. Solche Bauteile sind einfach und kostengünstig zu fertigen, auf Vorrat zu halten und zu transportieren sowie einzubauen. Selbst bei nur einseitiger Erwärmung entstehen keine maßgeblichen Wärmespannungen im jeweiligen Bauteil.In a preferred embodiment of the invention, the base parts can be designed as cylindrical rings, from which the carrier elements radiate outwards extend. In other words, when several such components are put together, the base parts form a kind of "spine", of which the support elements extend outwards in the manner of spokes or ribs. Such components are easy and inexpensive to manufacture, to keep in stock, to transport and to install. Self with only one-sided heating, there are no significant thermal stresses in the respective component.
Nach einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform können die Basisteile als Segmente eines Hohlkörpermantels ausgebildet sein, von denen sich die Trägerelemente strahlenförmig nach innen erstrecken. Tn diesem Falle werden mehrere solcher Basisteile zu einem Ring zusammengefügt, und es können mehrere Ringe hintereinander, in Richtung des Strömungsweges gesehen, aneinander angeordnet werden. Die Verhältnisse hinsichtlich geringer Wärmespannungen sind die gleichen wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform geschlossener zylinderförmiger Ringe mit nach außen hin sich strahlenförmig erstreckenden TrägerelementenAccording to another expedient embodiment, can the base parts are designed as segments of a hollow body jacket, from which the carrier elements radiate out extend inward. In this case, several such base parts are joined together to form a ring, and it several rings in a row, in the direction of the flow path seen to be arranged next to each other. The conditions with regard to low thermal stresses are the same as in the embodiment described above, closed cylindrical rings with outwardly towards beam elements extending in the form of rays
Im Falle heider zweckmäßiger Ausführunqsformen kann vorzugsweise eine Anzahl der Basisteile derart zusammenqefügl sein, daß die Trägerelemente von in Strömunqsrichtunq benachbarten Basisteilen zueinander versetzt sind. Dadurch läßt sich die Strömungsrichtung des nachzuverbrennenden Gases im Verhältnis zu den zu umströmenden Katalysatorflächen beeinflussen, und zwar derart, daß dem Gas ein gewisser Drall verliehen wird, der zu Verwirbelungen und damit zu einem noch innigeren Umspülen der Trägerelemente führt. Durch geeignete Ausbildung kann man eine sich über die Gesamtlänge der Einrichtung erstreckende schraubenwendelförmige Strömung begründen, obwohl es natürlich eben sogut möglich ist, jede andere Art von gewünschter Strömung durch jeweils geeignetes Versetzen der Trägerelemente zueinander zu erzielen.In the case of both expedient embodiments, a number of the base parts can preferably be combined in such a way that the carrier elements of base parts which are adjacent in the direction of flow are offset from one another. This allows the direction of flow of the gas to be post-combusted in relation to the catalyst surfaces to be flown to be influenced in such a way that the gas is given a certain twist, which leads to turbulence and thus to an even more intimate wash around the carrier elements. With a suitable design, a helical flow extending over the entire length of the device can be established, although it is of course also possible to achieve any other type of desired flow by appropriately displacing the carrier elements with respect to one another.
Um das Verhältnis der erforderlichen Katalysatorflächen zum Durchtrittsquerschnitts für das Gas möglichst zu optimieren, werden die Trägerelemente vorteilhaft als langgestreckte abqeflachte Stäbe, Speichen, Lamellen, Finger, Flügel od.dgl. ausgebildet, die einen ovalen oder sonstwie aerodynamisch günstigen Querschnitt haben können. Aus ähnlichen Gründen können die Trägerelemente mit ihren Katalysatorflächen zur Strömung geneigt an den Rasisteilen angeordnet sein.About the ratio of the required catalyst areas to optimize the passage cross section for the gas as possible, the support elements are advantageous as elongated flattened rods, spokes, slats, fingers, wings or the like. formed that have an oval or can otherwise have an aerodynamically favorable cross-section. For similar reasons, the carrier elements with their Catalyst surfaces inclined to the flow on the grass parts be arranged.
Für kleinere Katalysator-Einrichtungen wird man vorteilhaft die Trägerelemente mit den Basisteilen integral ausbilden, weil sich dadurch Bauteile in vernünftigen Dimen-For smaller catalytic converter devices, it is advantageous to design the carrier elements integrally with the base parts, because this means that components in reasonable dimensions
3Π sionen im Hinblick auf Herstellung, Transport und Lagerung ergeben. Solche Elemente bieten sich insbesondere für kleinere Heizanlagen wie häusliche Feuerstätten an. Rei größeren Anlagen hingegen ist es ebenso gut möglich, Trägerelemente vorzusehen, die durch Formschi υß mit den Basisteilen verbindbar sind. Eine Mnntaqe solcher Teile läßt sich an Ort und Stelle leicht vollziehen.3Πsions in terms of manufacture, transport and storage result. Such elements are particularly suitable for smaller heating systems such as domestic fireplaces. For larger systems, on the other hand, it is just as possible Provide support elements that υß by Formschi with the Base parts are connectable. A mnntaqe of such parts can be easily performed on the spot.
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Hinsichtlich des Einbaus und einer einfachen Lagerung ist es besonders zweckmäßig, wenn die Basisteile mit den Trägerelementen von einem mehrteiligen Gehäusemantel umgebenWith regard to installation and simple storage, it is particularly useful if the base parts with the carrier elements surrounded by a multi-part housing shell
Π5 und gehalten werden, der sich im wesentlichen in Richtung des Strömungsweges erstreckt. Eine solche Anordnung ist u.a. auch im Hinblick auf die Wärmedehnung günstig, da der Mantel die Teile im wesentlichen formschlüssig in ihrer Lage hält und diese noch genügend MöglichkeitenΠ5 and held, which is essentially in the direction of of the flow path extends. Such an arrangement is also favorable with regard to thermal expansion, among other things the sheath the parts in a substantially form-fitting manner their location holds and this still has enough options
ID zur seitlichen Bewegung haben. Die Mantelteile selbst können vorteilhaft kraftschlüssig zusammengehalten sein, beispielsweise mit Hilfe von Spannringen aus wärmebeständigem Material.Have ID to move sideways. The shell parts themselves can advantageously be held together in a non-positive manner, for example with the help of tension rings made of heat-resistant material.
Um in besonders einfacher Weise die versetzte Anordnung von in Strömungsrichtung benachbarten Trägerelementen und damit eine gewollte bestimmte Leitung des Abgasstromes bei gleichzeitiger einfacher Verstellmöglichkeit dieser Anordnung sicherzustellen, können in Strömungsrichtunq benachbarte Rasisteile mit Mitteln zum stufenweisen Verstellen der Winkelposition der jeweiligen Trägerelemente zueinander versehen sein. Solche Verstellmittel können in zweckmäßiger Weise als formschlüssige Rastelemente in Form von Kugeln, Zapfen, Noppen od.dgl. mit entsprechenden Gegenlagern vorgesehen sein. Diese Geqenlager sind in vorbestimmten Winkelabständen vorzusehen, so daß jeweils gewünschte Winkelveränderungen leicht einzustellen sind, ohne daß es nachher im Betrieb zu irgendwelchen Veränderungen dieser Positionen kommt. Bei kleineren Durchmessern können solche Rastelemente etwa alle lfio, bei größeren Durchmessern sogar bis zu Io vorgesehen sein. Durch die Verstellung erfolgt eine Widerstandsänderunq in der Strömung, und dadurch ändern sich die Verhältnisse bezüglich der umströmten Flächen, was auch zu einer Änderung der katalytischen Verbrennung führt.To the staggered arrangement in a particularly simple way of adjacent support elements in the direction of flow and thus an intentional specific conduction of the exhaust gas flow to ensure that this arrangement can be easily adjusted at the same time, in flow direction Adjacent grass parts with means for gradually adjusting the angular position of the respective carrier elements be provided to each other. Such adjustment means can be used in expediently as positive locking elements in the form of balls, pins, knobs or the like. with corresponding Be provided counter bearings. These Geqenlager are to be provided at predetermined angular intervals so that each desired angle changes can be easily adjusted without any changes afterwards during operation of these positions. In the case of smaller diameters, such locking elements can be used approximately every lfio, at larger diameters even up to Io can be provided. The adjustment causes a change in resistance in the flow, and this changes the conditions with regard to the areas around which the air flows, which also leads to a change in the catalytic combustion.
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. In bevorzugter Weise bestehen die Basisteile und die Trägerelemente, aber auch die Teile des Gehäusemantels aus wärmebeständigem Material wie Keramik oder ähnlichen gebrannten Erden. Dieses Material weist, wie allerdings schi vom Stand der Technik her bekannt ist, mit als Katalysatoi dienen Edelmetallbeschichtungen besonders günstige Katalysatoreigenschaften auf.. In a preferred manner, the base parts and the support elements exist, but also the parts of the housing shell made of heat-resistant material such as ceramic or similar fired Earth. As is already known from the prior art, this material also acts as a catalyst Precious metal coatings serve particularly favorable catalyst properties on.
Um bei Temperaturschwankungen, die bei Unterschreitung bestimmter Mindest-Wärmewerte zu einem völligen Zusammenbruch der Nachverbrennung führen könnten, und auch beim Anheizen einerseits der Katalysatoreinrichtunq qenügend hohe Temperaturen zur Verfügung zu haben, können in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung in Richtunq des Strömungsweges verlaufende Drähte aus wärmebeständigem und gut wärmeleitendem Material, z.B. einer Chrom-Nickel-Legierung, vorgesehen sein, die im Bereich der Basisteile und Trägerelemente in eine Isoliermasse mit guten Wärmespeichereigenschaften eingebettet sind und außerhalb diese Bereiches in den Strömungsweg hineinragen. Diese Drähte haben die Funktion, daß bei noch ungenügender Wärme der Abgase die eintrittsseitig angeordneten Drähte Energie schneller aufnehmen als die Trägerelemente und diese Energie zur Austrittsseite leiten, wo damit eine höhere Wärme zur Verfügung gestellt wird, so daß eine Zündung des Nachbrennvorganges zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen kann. Kommt es während des Funktionsbetriebes hingegen zu Schwan kungen und zu einem Absinken der Temperatur unter die katalytische Zündtemperatur, also zu einem Löschen der Nachbrennflamme, im unteren Bereich, so wird durch die Drähte vom austrittsseitigen Ende, an dem noch eine höhere Energiemenge zur Verfügung steht, Wärme zur Eintrittsseite zurückgeleitet und führt dort zu einer Erhöhung der Temperatur und damit entweder zur Aufrechterhaltung der Nachbrennflamme oder ggf. zu einer Neuzündunq. Dabei kann die Isoliermasse aus keramischem Material be-In order to avoid temperature fluctuations that lead to a complete collapse if certain minimum heat values are not reached the afterburning, and also when heating up the catalyst device on the one hand To have high temperatures available, can in an advantageous development of the invention in Richtunq of Flow path running wires made of heat-resistant and material with good thermal conductivity, e.g. a chromium-nickel alloy, can be provided in the area of the base parts and carrier elements in an insulating compound with good heat storage properties are embedded and protrude outside this area into the flow path. These wires have the function that if there is still insufficient heat in the exhaust gases, the wires arranged on the inlet side provide energy absorb faster than the carrier elements and direct this energy to the outlet side, where it generates more heat is made available so that the afterburning process can be ignited at an earlier point in time. If, on the other hand, fluctuations occur during operation and the temperature drops below the catalytic ignition temperature, i.e. to extinguish the afterburning flame, in the lower range, is achieved by the Wires from the outlet end to which another higher amount of energy is available, heat is returned to the inlet side and leads to an increase there the temperature and thus either to maintain the afterburning flame or, if necessary, to re-ignite. The insulating compound made of ceramic material can be
, stehen, was den Vorteil hat, daß eine eindeutige Energiereitung innerhalb der Drähte erfolgt und keine Rückgabe von Energie zwischen den freiliegenden Endbereichen der Drähte eintritt. Zur Unterstützung dieses Vor- bzw. Nach-, which has the advantage that there is a clear energy conduction within the wires and no return of energy between the exposed end regions of the Wires entering. To support this before and after
Π5 zündeffektes können die Drähte in ihrer Zahl der der Trägerelemente der jeweils äußeren Lage der Trägerelemente entsprechen und sich nach Art von Winkelhalbierenden relativ zu den Trägerelementen erstrecken, so daß sie also mitten im Gasstrom plaziert sind.The number of wires can have an ignition effect that of the carrier elements correspond to the respective outer position of the support elements and are in the manner of bisectors extend relative to the carrier elements, so that they are placed in the middle of the gas flow.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsmöqlichkeit können innerhalb der Basisteile und Träqerelemente in Richtung des Strömungsweges verlaufende Drähte aus wärmebeständigem und gut wärme- und elektrisch leitendem Material, z.B. aus einer Chrom-Nickel-Legierung, vorgesehen sein, die in einen Kern aus isolierendem, elektrisch nicht leitendem Material wie keramischem Material eingebettet sind, wobei dieser Kern von einem zu seiner Außenfläche beabstandeten Mantel umgeben und zwischen Kern und MantelAccording to a further advantageous embodiment can within the base parts and carrier elements in Wires running in the direction of the flow path and made of heat-resistant material with good heat and electrical conductivity, e.g. made of a chromium-nickel alloy, which in a core made of insulating, electrically non- conductive material such as ceramic material are embedded, this core from one to its outer surface spaced sheath surrounded and between the core and sheath
2Π ein Kanal ausgebildet ist. In diesen Kanal können in von außen her steuerbarer Weise Gase oder andere Gemische eingeleitet werden, die im Nachverbrennungsvorgang zugesetzt werden sollen. Beispielsweise kann es sich dabei um Sauerstoff handeln, um eine Verbrennung zu intensivieren, oder auch um Kalk in Pulverform zum Zwecke der Bindung von Schwefelförmigen Bestandteilen in den nachzuverbrennenden Abgasen. Auch hierbei können sich, um die durch die Trägerelemente vorbestimmte Strömungsrichtung günstig auszunutzen, die Drähte in ihrer Zahl der der Trägerelemente der austrittsseitig äußeren Lage derselben entsprechen und sich nach Art von Winkelhalbierenden relativ zu den Trägerelementen erstrecken.2Π a channel is formed. In from Outside controllable manner gases or other mixtures are introduced, which are added in the post-combustion process should be. For example, it can be oxygen to intensify combustion, or also to lime in powder form for the purpose of binding sulfur-like constituents in the afterburning Exhaust. Here too, in order to make favorable use of the flow direction predetermined by the carrier elements, the number of wires corresponds to that of the carrier elements of the outer layer on the outlet side and extend in the manner of bisectors relative to the carrier elements.
Bei dieser Ausführunqsform können die Drähte durch Reaufschlagunq mit elektrischem Strom als Zünder oder Vorheize elemente fungieren. Zu diesem Zweck werden vorteilhaftIn this embodiment, the wires can be re-impacted function as igniter or preheating elements with electric current. To this end it will be beneficial
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weniqstens zwei Drähte eintrittsseitig außerhalb des Strö mungsweges der zu katalysierenden brennbaren Substanzen verlaufen und an eine Energiequelle angeschlossen werden, während die austrittseitigen Enden als Zündwiderstände Π5 ausgebildet sind. Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß zwischen den Drahtenden spulenförmige Widerstände angeordnet werden, aber es ist auch denkbar, zwischen ihren Enden eine Zündung mittels Funken zu erzeugen.at least two wires on the inlet side outside the stream mungsweges of the flammable substances to be catalyzed run and are connected to an energy source, while the exit-side ends as ignition resistors Π5 are trained. This can be done either by arranging coil-shaped resistors between the wire ends but it is also conceivable to generate an ignition by means of sparks between their ends.
1Π Ausfuhrungao-- fcJer Erfindung gehen aus der folgenden Reschreibung der in der schematischen Zeichnung darqestell ten Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt1Π Execution a- fcJer invention proceed from the following Description of what is shown in the schematic drawing th exemplary embodiments. It shows
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsge- - mäße Einrichtung zur katalytischen Nachver1 shows a cross section through an inventive - Appropriate facility for catalytic post-processing
brennung ,burning,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Einrichtung der Fig.FIG. 2 is a plan view of the device of FIG.
2Π Fig. 3 eine ausschnittsweise Draufsicht auf ein Rasis-2Π Fig. 3 is a partial plan view of a Rasis-
element mit einer stufenweisen Nachstelleinrichtung in vergrößertem Maßstab,element with a gradual adjustment device on a larger scale,
Fig. 4 eine Seitenansicht mehrerer aneinander q e lagerter Basisteile mit der NachstelleinrichFig. 4 is a side view of several juxtaposed q e Basic parts with the adjustment device
tung der Fig. 3,device of Fig. 3,
Fig. 5 eine Möglichkeit zur Ummantelung der erfindungsFig. 5 shows a way of sheathing the fiction
gemäßen Einrichtung,
30proper facility,
30th
Fig. 6 in teilweise axonometrischer Ansicht eine abgewandelte
Ausführungsform der erfindunqsgemäßen
Einrichtung beim Einsatz in einem Rauchgasahzug
und
35 6 shows, in a partially axonometric view, a modified embodiment of the device according to the invention when used in a smoke gas duct and
35
Fig. 7 eine andere Ausführunqsmöglichkeit für dieFig. 7 shows another embodiment for the
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erfindungsgemäß einzusetzenden Bauteile.components to be used according to the invention.
In Fig. 1 erkennt man eine in einen Rauchgasabzug O in Form eines Rohres eingesetzte Nachbrenn-Einrichtunq nach der Erfindung, die sich im wesentlichen aus einer Anzahl (hier sechs) aneinandergereihten Rasisteilen 1 zusammensetzt, von denen jedes eine Mehrzahl von Trägerelementen trägt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedes Basisteil 1 mit sechs in gleichen winkelförmigen Abständen an-In Fig. 1 you can see an in a smoke exhaust O in Afterburning device used in the form of a tube the invention, which is composed essentially of a number (here six) strung together lawn parts 1, each of which carries a plurality of support members. In the present embodiment, each base part is 1 with six equally angularly spaced
in geordneten Trägerelementen ausgerüstet. Die Trägerelemente haben die Gestalt flachförmiger Stäbe, Finger oder Flügel und bilden Katalysatorflächen 21. Die Basisteile 1 haben die Form von Ringen und bestehen zusammen mit den in diesem Beispiel integral an ihnen angeformten Trägerelementen aus keramischem Material. Die Trägerelemente 2 sind mit einem geeigneten Katalysatormaterial, das beispielsweise ein Edelmetall wie Platin sein kann, beschichtet. Dieses Katalysatormaterial kann auch auf der Oberfläche der Trägerelemente 2 vorgesehen sein. Die Basisteile 1 mit ihren Trägerelementen sind von einem Gehäusemantel 3 umqeben, der seinerseits in dem Rauchgasabzug 0 sitzt. Die Trägerelemente 2 erstrecken sich, wie erkennbar, quer zur Strömungsrichtung A von nachzuverbrennendem, in dem Rohr 0 geführten Rauchgas. Die Trägerelemente 2 sind, wie aus Fig. 1 erkennbar, mit ihren Katalysatorflächen 21 geneigt zur Strömungsrichtung A angeordnet, um möglichst günstige aerodynamische Stromungsverhältnisse, d.h. eine möglichst innige Umspülung mit dem Rauchgas zu ermöglichen. Wie man speziell aus der Draufsicht der Fig. 2 erkennt, trägt jedes ringförmige Basisteil in diesem Ausführunqsbeispiel sechs sich stern- oder strahlenförmig nach außen erstreckende Trägerelemente. Dabei sind benachbarte Basisteile la, Ib, Ic usw. so versetzt zueinander angeordnet, daß dem Rauchgas eine schraubenwendelförmige Richtung aufgezwungen wird und, wie erwähnt, die Katalysatorflächen 21 möglichst intensiv umströmt werden. Um den Versatz der Trä-Equipped in orderly carrier elements. The support elements have the shape of flat rods, fingers or wings and form catalyst surfaces 21. The base parts 1 have the shape of rings and exist together with those in this Example integrally molded onto them carrier elements made of ceramic material. The carrier elements 2 are with a suitable catalyst material, which can be, for example, a noble metal such as platinum coated. This Catalyst material can also be on the surface of the support elements 2 may be provided. The base parts 1 with their carrier elements are surrounded by a housing jacket 3, which in turn sits in the flue gas vent 0. As can be seen, the carrier elements 2 extend transversely to the direction of flow A of afterburning flue gas guided in the pipe 0. The carrier elements 2 are, as from Fig. 1 recognizable, arranged with their catalyst surfaces 21 inclined to the flow direction A in order to be as favorable as possible aerodynamic flow conditions, i.e. to allow the flue gas to be flushed as closely as possible. How one recognizes specifically from the plan view of FIG. 2, each ring-shaped base part carries in this embodiment six support elements extending outward in a star or beam shape. Adjacent base parts la, Ib, Ic, etc. so offset from one another that the Flue gas imposed a helical direction is and, as mentioned, the catalyst surfaces 21 as possible are intensely flowed around. In order to offset the
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nach oben und unten herausragenden Enden der Drähte 5 si wie dargestellt, abgewinkelt, und dabei derart angeorrine daß sie jeweils Winkelhalbierende zwischen den benachbar ten Trägerelementen 2 bilden. Sie liegen damit im freienup and down protruding ends of the wires 5 si as shown, angled, and thereby angeorrine that they each bisect the angle between the adjacent th support elements 2 form. You are so in the open
Π5 Eintritts- und Austrittsquerschnitts für das Rauchgas in die bzw. aus der Katalysatoreinrichtung. Infolge ihrer Wärmeleitfähigkeit haben die Drähte 5 die Wirkung, daß sie bei Anlaufen der Einrichtung, also beim Reginn des Heizens, relativ schnell die höhere Wärme an der EintritΠ5 inlet and outlet cross-section for the flue gas in the or from the catalyst device. As a result of their thermal conductivity, the wires 5 have the effect that when the facility starts up, i.e. when the heating starts, the higher heat at the inlet relatively quickly
1Π seite zur Austrittsseite leiten und hier zu einer Erhöhui der Umgebungstemperatur beitragen, so daß die ohne solchi Drähte zunächst an der Ausgangsseite noch niedrigere Temperatur derart erhöht wird, daß an der Austrittsseite schon zu einem relativ früheren Zeitpunkt eine Zündung an den äußeren Träqerelementen stattfindet. Im Falle eine Absinkens der Temperatur an der Eintrittsseite, z.B. bei einem Nachlegen von Brennstoff oder bei sonstigen Unregel mäßigkeiten in der Verbrennung, kann die Temperatur an der Eintrittsseite zeitweise erheblich absinken, wodurch die kritische Zündtemperatur der eintrittsseitigen Träger elemente unterschritten werden kann. In einem solchen Falle fließt Wärme entgegen der Strömungsrichtung A durch die Drähte 5 von der Austrittsseite zur Eintrittsseite zurück und trägt hier in umgekehrter Weise, wie bezüglich des Anlaufens der Einrichtung beschrieben, zu einer Erhöhung der Umgebungstemperatur und damit zum Wiedererreichen der Zündtemperatur bei.1Π side lead to the exit side and here to a riser Contribute to the ambient temperature, so that the without such wires initially still lower temperature on the output side is increased so that on the exit side ignition takes place at the outer carrier elements at a relatively earlier point in time. In the case of a Lowering of the temperature on the inlet side, e.g. at refueling or other irregularities moderate combustion, the temperature on the inlet side can drop significantly at times, which means the critical ignition temperature of the carrier on the inlet side elements can be fallen short of. In such a Trap, heat flows against the direction of flow A through the wires 5 from the outlet side to the inlet side back and contributes to an increase here in the reverse manner as described with regard to the start-up of the device the ambient temperature and thus to reach the ignition temperature again.
Die Drähte 5 können, wie in Verbindung mit dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel erkennbar wird, auch noch eine weitere Funktion erfüllen. Dort ist der diese Drähte 5 und deren Kern 6 mit dem Kanal R umgebende innere Mantel unterhalb des eintrittsseitigen Endes der durch Basisteile 1 und Trägerelemente 2 bestimmten Nachbrenneinrichtung aus dem Rauchgasabzug 0 herausgeführt und kann an eine Quelle für Sekundärgase, angedeutet durch denThe wires 5 can, as can be seen in connection with the exemplary embodiment shown in FIG. 6, also fulfill another function. There is the inner surrounding these wires 5 and their core 6 with the channel R. Coat below the inlet end of the through Base parts 1 and support elements 2 led out and specific afterburning device from the flue gas vent 0 can be connected to a source of secondary gases, indicated by the
gerelemente 2 zueinander und damit die Richtunq der Rauchgasleitunq verändern zu können, ist eine Verstellmöqlichkeit in Form Rastelemente 4 vorgesehen, die im einzelnen aus Fiq. 3 und 4 hervorgeht. Es handelt sich dabei umgerelemente 2 to each other and thus the direction of the Rauchgasleitunq to be able to change, a Verstellmöqlichkeit in the form of locking elements 4 is provided, which in detail from Fiq. 3 and 4 can be seen. It's about
Π5 Kugeln, die in Mulden an der Außenfläche der Rinqe der Rasisteile 1 eingreifen und jeweils benachbarte Basisteile in einer bestimmten Position verriegeln. Durch Anordnung mehrerer solcher Mulden in bestimmten Abständen sind unterschiedliche Einstellungen möglich. Dabei wurdeΠ5 balls in hollows on the outer surface of the ring Engage razor parts 1 and lock each adjacent base parts in a certain position. By arrangement Different settings are possible for several such troughs at certain intervals. It was
Iß im vorliegenden Beispiel eine lOo-Verstellmöglichkeit vorgesehen, jedoch ist es selbstverständlich, insbesondere bei größeren Durchmessern möglich, eine feinere Winkelverstellung vorzusehen.In the present example there is a 10o adjustment option provided, but it is of course possible, especially with larger diameters, a finer angle adjustment to be provided.
Der die Einrichtung umgebende Gehäusemantel 3, der ebenfalls aus keramischem Material bestehen d, um die notwendige Hitzebeständigkeit zu gewährleisten, ist, wie aus Fig. 5 erkennbar, zum Zwecke einer leichten Montage der Einrichtung segmentartig aufgeteilt und besteht hier aus drei Mantelteilen 31, die im eingebauten Zustand kraftschlüssig durch Spannringe 32 zusammengehalten werden. Der Gehäusemantel 3 weist begrenzende Randflansche 33 auf, deren Innendurchmesser etwas kleiner als der Außendurchmesser der Trägerelemente, so daß die Basisteile 1 mit den Trägerelementen 2 am Herausfallen aus dem Mantel 3 gehindert werden, sich innerhalb desselben aber in gewissen Grenzen ausdehnen und bewegen können.The housing jacket surrounding the device 3, which is also made of ceramic material, to the necessary To ensure heat resistance, as can be seen from Fig. 5, for the purpose of easy assembly of the The device is divided into segments and here consists of three shell parts 31, which are frictionally engaged when installed are held together by clamping rings 32. The housing jacket 3 has delimiting edge flanges 33 on, the inner diameter of which is slightly smaller than the outer diameter of the carrier elements, so that the base parts 1 with the support elements 2 are prevented from falling out of the jacket 3, but within the same in certain Be able to expand and move boundaries.
Durch das Innere der aneinandergefügten Rasisteile 1 er-3D strecken sich Drähte 5 aus gut wärmeleitendem Material, die in einen Kern 6 aus wärmeisolierendem keramischem Werkstoff eingebettet sind. Dieser Kern ist mit geeigneten, hier nicht näher gezeigten Abstandshaltern in einem inneren Mantel 7, ebenfalls aus keramischem Material, gehalten. Letzterer wiederum stützt sich über Abstandshalter an den Innenseiten des Basisteils 1 ab. Die aus dem KernThrough the inside of the attached razor parts 1 er-3D stretch wires 5 made of a highly thermally conductive material, which in a core 6 made of heat-insulating ceramic Material are embedded. This core is with suitable spacers, not shown in detail here, in an inner one Sheath 7, also made of ceramic material, held. The latter in turn is based on spacers on the inside of the base part 1. The ones from the core
3U63423U6342
- Pfeil B, geschlossen werden. Diese Sekundärgase durchströmen den Kanal 8 und treten austrittsseitig zur Unterstützung der Nachverbrennung in diesem Bereich aus. Damit ist es möglich, in diesem Bereich zu einer Nachverbrennung- Arrow B, to be closed. These secondary gases flow through the channel 8 and emerge on the outlet side for support the afterburning in this area. This makes it possible to carry out afterburning in this area
D5 von Stoffen beizutragen, die innerhalb der Katalysatoreinrichtung nicht durch Nachverbrennung abgebaut worden sind. So ist es auch möglich, dem Sekundärgasstrom B pulverförmige Materialien zuzusetzen, beispielsweise Kalk, um an der Austrittsseite eine chemische Verbindung, beispielsweise mit Schwefel, herzustellen. Weiterhin dienen die Drähte 5, die hier als elektrisch gut leitende Drähte vorgesehen sind und im unteren Bereich an eine elektrische Energiequelle E angeschlossen sein können, zur Beaufschlagung von Zündwiderständen 9 mit elektrischem Strom. Diese Zündelemente 9, die zwischen den austrittsseitigen Enden der Drähte 5 geschaltet sind, können zu einer zusätzlichen Wärmeerzeugung im Austrittsbereich und damit einer noch vollständigeren Nachverbrennung beitragen.D5 of substances to contribute within the catalytic converter device have not been degraded by post-combustion. So it is also possible to the secondary gas stream B add powdery materials, for example lime, to a chemical compound on the outlet side, for example with sulfur. Furthermore, the wires 5, which are used here as wires with good electrical conductivity are provided and can be connected to an electrical energy source E in the lower area, for application of ignition resistors 9 with electrical current. These ignition elements 9 between the outlet ends of the wires 5 are connected, can lead to an additional heat generation in the exit area and thus a still contribute to more complete afterburning.
In Fig. 7 ist eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäGen Einrichtung dargestellt, bei der sich stabförmige Trägerelemente 20 ähnlicher Ausbildung wie in Fig. 1 und 2 an segmentartigen Basisteilen 10 befinden und sich von diesen nach innen erstrecken. Eine solche Ausführungsform kann unter Umständen die Anordnung eines Gehäusemantels 3 überflüssig machen.In Fig. 7 is a modified embodiment of the invention Device shown in which rod-shaped support elements 20 of similar training as 1 and 2 are located on segment-like base parts 10 and extend inwardly therefrom. Such Embodiment can possibly make the arrangement of a housing jacket 3 superfluous.
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Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843446342 DE3446342A1 (en) | 1984-12-15 | 1984-12-15 | Device for the catalytic combustion, in particular afterburning, of gases, exhaust gases, flue gases or similar combustible substances |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19843446342 DE3446342A1 (en) | 1984-12-15 | 1984-12-15 | Device for the catalytic combustion, in particular afterburning, of gases, exhaust gases, flue gases or similar combustible substances |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3446342A1 true DE3446342A1 (en) | 1986-06-26 |
Family
ID=6253227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843446342 Withdrawn DE3446342A1 (en) | 1984-12-15 | 1984-12-15 | Device for the catalytic combustion, in particular afterburning, of gases, exhaust gases, flue gases or similar combustible substances |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3446342A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0378099A1 (en) * | 1989-01-12 | 1990-07-18 | Günter Horst | Arrangement for catalytic post-combustion for fireplaces |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB591669A (en) * | 1943-08-28 | 1947-08-26 | Honorary Advisory Council Sci | Apparatus for effecting catalytic reactions |
-
1984
- 1984-12-15 DE DE19843446342 patent/DE3446342A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB591669A (en) * | 1943-08-28 | 1947-08-26 | Honorary Advisory Council Sci | Apparatus for effecting catalytic reactions |
Cited By (1)
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EP0378099A1 (en) * | 1989-01-12 | 1990-07-18 | Günter Horst | Arrangement for catalytic post-combustion for fireplaces |
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