DE3709649C1 - Apparatus for improving the flow equalisation downstream of a lamellae element apparatus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 des Deutschen Patentes 36 12 218. Dieses ist auf eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Beaufschlagung eines in einem Behälter angeordneten Katalysatorbettes zur Behandlung eines aus einem staubbeladenen, NO _x -haltigen Abgas und aus einem Reduktionsmittel bestehenden Gasgemischstromes, der aus einem Kanal in den unter einem Winkel zu diesem angeordneten Behälter geführt wird, bestehend aus einer Einrichtung zur Einbringung des Reduktionsmittels und mindestens aus Einbauten zum Gleichrichten des Gasgemischstromes, die in dem Behälter von gleichbleibendem Einbauquerschnitt in einer Ebene über der Oberfläche des angeströmten Katalysatorbettes angeordnet sind, gerichtet.

Um die Bildung von Staubsträhnen, die im Katalysatorbett unterschiedlich hohe Abrasionen hervorrufen können, zu unterbinden, liegt dem Patent 36 12 218 die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, durch die ein in einem Behälter angeordnetes Katalysatorbett mit einem aus einem Kanal in eine unter einem Winkel zu diesem angeordneten Behälter geführtes Staubgasgemisch von beliebigem Staubgehalt und Staubkornverteilung gleichmäßig über den Anströmquerschnitt beaufschlagt wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist im Patent 36 12 218 vorgesehen, daß die Vorrichtung aus Einbauten besteht, die im gleichen Abstand voneinander angeordnete und senkrecht zur Strömungsrichtung im Kanal ausgerichtete Lamellenelemente sind, wobei jedes Lamellenelement ein U-ähnliches Querschnittsprofil mit einem gerundeten Mittelteil und mit zwei daran angesetzten, geraden Schenkelteilen aufweist, dessen Symmetrieachse parallel zur Behälterachse liegt und dessen gerundeter Mittelteil angeströmt wird.

Eine über dem Anströmquerschnitt gleichmäßige Beaufschlagung eines Katalysatorbettes mit einem aus einem staubbeladenen, NO _x -haltigen Abgas und aus einem Reduktionsmittel bestehenden Gasgemischstrom umfaßt Maßnahmen sowohl hinsichtlich einer gleichmäßigen Staubverteilung als auch hinsichtlich einer gleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung der Gasgemischströmung. Versuche haben gezeigt, daß der im Kanal geführte Gasgemischstrom durch bauliche Gegebenheiten, beispielsweise durch Veränderungen am Querschnitt des zum Behälter führenden Kanales, eine unregelmäßige Geschwindigkeitsverteilung aufweist, die mangels einer genügend langen Ausgleichswegstrecke im Kanal und mehr oder minder unbeeinflußt von der Lamellenelementanordnung bis zum Eintritt in das Katalysatorbett bestehen bleibt. Dabei waren Abweichungen von einer über den Strömungsquerschnitt gleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung, insbesondere im Bereich der von der unteren Kanalbegrenzung bestimmten Umlenkung, festzustellen.

Der Erfindung liegt in weiterer Ausbildung der Vorrichtung nach dem Patent 36 12 218 die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Beaufschlagung eines Katalysatorbettes mit einem Staubgasgemisch dahingehend zu verbessern, daß auch die Geschwindigkeitsverteilung des Staubgasgemisches über einen Anströmquerschnitt vor Eintritt in das Katalysatorbett gleichmäßig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß in einem vor der Anordnung der Lamellenelemente und vor der Einmündung in den Behälter befindlichen Kanalstück mindestens ein senkrecht angeströmtes und horizontal ausgerichtetes Leitblech mit einem auf die Strömungsrichtung im Kanal bezogenen und von der Richtung zu den Lamellenelementen bestimmten Neigungswinkel vorgesehen ist. Ein geringfügiges Abweichen von der Horizontalen ist dabei möglich.

Mit dem erfindungsgemäßen Einbau mindestens eines bezüglich der Strömungsrichtung im Kanal nach unten geneigten Leitbleches kann gezielt eine Geschwindigkeitsverteilung jenes Gasgemischteilstromes beeinflußt werden, der zuerst die Lamellenelemente erreicht, und der keine Möglichkeit besitzt infolge einer längeren Wegstrecke einen Ausgleich zu einer gleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung zu finden. Dieses trifft in erster Linie auf jenen Gasgemischteilstrom zu, der im Bereich der unteren Kanalbegrenzung strömt. Die Größe des Neigungswinkels des Leitbleches wird dabei letztlich von der Größe der Geschwindigkeitsabweichung bestimmt.

Messungen haben ergeben, daß starke Abweichungen in der Geschwindigkeitsverteilung der im Bereich der unteren Kanalbegrenzung geführten Gasgemischteilströmung dann auftreten, wenn die im Kanal ankommende Gasströmung durch eine Querschnittsvergrößerung beeinflußt wird. Um in diesem Falle in der Strömung wieder eine über den Strömungsquerschnitt gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung herbeizuführen, ist es zweckmäßig, wenn das Leitblech in einem sich bezüglich der unteren Kanalbegrenzung in Richtung des Behälters diffusorartig erweiternden Kanalstück vorgesehen ist.

Ein geschwindigkeitsmäßiger Ausgleich in einer durch ein sich diffusorartig erweiterndes Kanalstück beeinflußten Gasgemischströmung kann durch die Anordnung eines Leitbleches in vorteilhafter Weise herbeigeführt werden. Dabei läßt sich gleichzeitig ein durch die Lamellenelementanordnung hervorgerufener Druckverlust insoweit mindern, als nunmehr, d. h. beim Einsatz eines Leitbleches, zur Erzielung einer gleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung ein größerer Abstand bei der Anordnung der Lamellenelemente gewählt werden kann.

Um eine möglichst optimale Vergleichmäßigung der Gasgemischströmung herbeizuführen, ist es zweckmäßig, wenn das Leitblech unter einem Neigungswinkel angeordnet ist, der von der diffusorartigen Querschnittserweiterung des Kanalstückes abhängt.

Bei einem sich sehr stark diffusorartig aufweitenden Kanalstück ist es zur Vermeidung von über den Strömungsquerschnitt größeren Geschwindigkeitsdifferenzen im Gasgemischstrom, die beispielsweise aufgrund von Strömungswirbeln auftreten können, zweckmäßig, wenn im Eintrittsbereich des sich diffusorartig erweiternden Kanalstückes vor dem Leitblech senkrecht zu dem Leitblech angeordnete Diffusorleitschaufeln vorgesehen sind.

Durch die Anordnung von Diffusorleitschaufeln läßt sich die Gasströmung derart führen, daß das Leitblech stets mit gleicher Geschwindigkeit in der Diffusorebene angeströmt wird. Die Diffusorleitschaufeln bestehen jeweils aus einem Blechelement mit einem geraden Anströmteil, an dem sich ein je nach dem Einbauort unterschiedlich stark gekrümmter oder gewinkelter Blechteil und ein gerades Abströmteil anschließt. Die Blechelemente sind bezüglich ihrer Anströmkante in gleichen Abständen über den Kanalquerschnitt angeordnet und stellen so sicher, daß sich die Gasgemischströmung der diffusorartigen Kanalquerschnittserweiterung anpaßt.

Die Erfindung soll nun anhand der Figur näher erläutert werden.

Ein aus einem staubbeladenen, NO _x -haltigen Abgas und aus einem Reduktionsmittel bestehender Gasgemischstrom wird aus einem nicht näher dargestellten Dampferzeuger kommend über einen Kanal (1) in einen, an den Kanal (1) anschließenden und unter einem Winkel zu diesem, vertikal aufgestellten Behälter (2) von gleichbleibendem Einbau bzw. Strömungsquerschnitt geführt. Vorzugsweise ist der Winkel ein Rechter, so daß die Kanalachse (3) im wesentlichen horizontal ist. In der durch die untere Kanalbegrenzung (4) bestimmten Eintrittsebene (5) des Behälters (2) befinden sich in gleichen Abständen voneinander angeordnete und senkrecht zur Strömungsrichtung im Kanal (1) ausgerichtete Lamellenelemente (6), die gegebenenfalls ein Runddrahtgitter (7), vorzugsweise mit oder ohne Hilfsmittel, stützen. Die Lamellenelemente (6), von denen jedes entsprechend den unterschiedlichen Ausführungsformen nach dem Hauptpatent 36 12 218 ein U-ähnliches Querschnittsprofil mit einem gerundeten Mittelteil und mit zwei daran angesetzten, geraden Schenkelteilen aufweist, bilden parallel zur Behälterachse (8) ausgerichtete Strömungskanäle (9) von gleichbleibender Breite (d). In einem vor der Anordnung der Lamellenelemente (6) und vor der Einmündung (10) in den Behälter (2) befindlichen Kanalstück (11), das sich bezüglich der unteren Kanalbegrenzung (4) in Richtung des Behälters (2) diffusorartig erweitert, ist mindestens ein senkrecht angeströmtes und im wesentlichen horizontal ausgerichtetes Leitblech (12) vor der Breite (l) mit einem auf die Strömungsrichtung im Kanal bzw. auf die Kanalachse (3) bezogenen und von der Richtung zu den Lamellenelementen (6) bestimmten Neigungswinkel ( a ) vorgesehen. Der Neigungswinkel ( α ) hängt bei der beschriebenen Ausführungsform insbesondere von der diffusorartigen Querschnittserweiterung des Kanalstückes (11) ab und läßt sich aus der Größe des Leitbleches (12) mit seiner Anströmkante von der Länge (b ₁) und seiner Abströmkante von der Länge (b ₂) sowie aus dem jeweiligen Höhenabstand der Kanten (h ₁, h ₂) über der unteren Kanalbegrenzung (4) ermitteln.

Aus Versuchsmessungen wurde ermittelt, daß eine Abhängigkeit des Neigungswinkels ( α ) des Leitbleches (12) von der diffusorartigen Querschnittserweiterung des Kanalstückes (11) dann gegeben ist, wenn beispielsweise die Querschnittsfläche (q ₁ = h ₁ · b ₁) zwischen der Anströmkante des Leitbleches (12) von der Länge b ₁ und der unteren Kanalbegrenzung (4) mit der Querschnittsfläche (q ₂ = h ₂ · b ₂) zwischen der Abströmkante des Leitbleches (12) von der Länge b ₂ und der unteren Kanalbegrenzung (4) gleichgesetzt werden kann. Dann ändert sich der Neigungswinkel ( a ) mit der gegenüber der Länge b ₁ größeren Länge b ₂ als Maßstab der diffusorartigen Querschnittserweiterung.

Im Eintrittsbereich (13) des sich diffusorartig erweiternden Kanalstückes (11) vor dem Leitblech (12) sind senkrecht zu dem Leitblech (12) Diffusorleitschaufeln (14) vorgesehen. Diese Diffusorleitschaufeln (14), bestehend jeweils aus einem Blechelement mit einem geraden Anströmteil, an dem sich ein je nach dem Einbauort unterschiedlich stark gekrümmter oder abgewinkelter Blechteil und ein gerades Abströmteil anschließt, sind mit ihrem geraden Anströmteil über dem Strömungsquerschnitt im Eintrittsbereich (13) des Kanalstückes (11) in gleichen Abständen voneinander derart angeordnet, daß sich die Gasgemischströmung entsprechend der vorgegebenen Krümmung jeder Diffusorleitschaufel (14) der diffusorartigen Querschnittserweiterung im Kanalstück (11) anpassen kann.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur gleichmäßigen Beaufschlagung eines in einem Behälter angeordneten Katalysatorbettes zur Behandlung eines aus einem staubbeladenen, NO _x -haltigen Abgas und aus einem Reduktionsmittel bestehenden Gasgemischstromes, der aus einem Kanal in den unter einem Winkel zu diesem angeordneten Behälter geführt wird, mit einer Einrichtung zur Einbringung des Reduktionsmittels und mindestens mit Einbauten zum Gleichrichten des Gasgemischstromes, die in Form von in gleichen Abständen voneinander angeordneten und senkrecht zur Strömungsrichtung im Kanal ausgerichteten Lamellenelementen in dem Behälter von gleichbleibendem Einbauquerschnitt in einer Ebene über der Oberfläche des angeströmten Katalysatorbettes angeordnet sind, nach Patent 36 12 218, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vor der Anordnung der Lamellenelemente (6) und vor der Einmündung (10) in den Behälter (2) befindlichen Kanalstück (11) mindestens ein senkrecht angeströmtes und horizontal ausgerichtetes Leitblech (12) mit einem auf die Strömungsrichtung im Kanal (1) bezogenen und von der Richtung zu den Lamellenelementen (6) bestimmten Neigungswinkel ( α ) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech (12) in einem sich bezüglich der unteren Kanalbegrenzung (4) in Richtung des Behälters (2) diffusorartig erweiternden Kanalstück (11) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech (12) unter einem Neigungswinkel ( a ) angeordnet ist, der von der diffusorartigen Querschnittserweiterung des Kanalstückes (11) abhängt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Eintrittsbereich (13) des sich diffusorartig erweiternden Kanalstückes (11) vor dem Leitblech (12) senkrecht zu dem Leitblech (12) angeordnete Diffusorleitschaufeln (14) vorgesehen sind.