DE4033797A1 - Apparatus for removing dust from honeycomb structured catalysts by application of pulsed compress air - useful for cleaning encrusted fly ash from no reduction catalysts in flue gas emission control systems - Google Patents
Apparatus for removing dust from honeycomb structured catalysts by application of pulsed compress air - useful for cleaning encrusted fly ash from no reduction catalysts in flue gas emission control systemsInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ent stauben von Wabenkatylsatoren, wie sie insbesondere bei Rauchgasreinigungsanlagen verwendet werden.The present invention relates to a device for Ent dusting honeycomb catalytic converters, as is the case with Flue gas cleaning systems are used.
Dabei werden die 300 bis 400°C heißen Rauchgase mit einge sprühtem Ammoniak beaufschlagt, das in Gegenwart eines Kata lysators Stickoxide zu molekularem Stickstoff reduziert.The 300 to 400 ° C flue gases are included sprayed ammonia in the presence of a kata lysators nitrogen oxides reduced to molecular nitrogen.
Da die Wirksamkeit von Katalysatoren der Größe ihrer Ober fläche proportional ist, werden große Oberflächen gefordert, die z. B. als Wabe mit quadratischem Querschnitt der Waben freiräume eingesetzt werden.Because the effectiveness of catalysts the size of their upper area is proportional, large surfaces are required, the z. B. as a honeycomb with a square cross section of the honeycomb free spaces are used.
Die Wabenkatalysatoren sind beabstandet übereinander in Mon tageeinheiten zusammengefaßt, weisen waagerechte, ebene, zugängliche Oberflächen auf und sind an einer ummantelten Stahlkonstruktion gehalten. Das Verbrennungsgas wird durch Absaugung von oben nach unten durch die Katalysatoreinheiten geführt.The honeycomb catalysts are spaced one above the other in mon days units summarized, have horizontal, level, accessible surfaces and are encased on a Steel structure kept. The combustion gas is through Extraction from top to bottom through the catalyst units guided.
Bei dem Verbrennungsvorgang entsteht ein wesentlicher Anteil von Staub in Form von Flugasche mit sehr hoher spezifischer Oberfläche, der an der Katalysatoroberfläche anhaftet, die Kanäle der Waben verstopft und die Katalysatorwirksamkeit verringert. Dabei wird die Querfläche zunächst mit einer Haut belegt, so daß eine wesentliche Beeinträchtigung rela tiv bald nach Ingebrauchnahme des Katalysators zu beobachten ist. Weiterhin können wegen der hohen spezifischen Oberflä che der Flugasche Partikel zusammenbacken und einen zement mörtelartigen Verschluß bilden, insbesondere in Gegenwart von Wasserdampf im Rauchgas (z. B. beim Anfahren des Kes sels).A significant proportion is created in the combustion process of dust in the form of fly ash with very high specific Surface that adheres to the catalyst surface Channels of the honeycomb clogged and the effectiveness of the catalyst decreased. The transverse surface is initially marked with a Skin covered, so that a significant impairment rela To be observed soon after the catalyst has been used is. Furthermore, because of the high specific surface surface of the fly ash, bake particles together and cement form mortar-like closure, especially in the presence of water vapor in the flue gas (e.g. when starting the boiler sels).
Erleichtert werden die geschilderten Vorgänge noch dadurch, daß die Katalysatoroberfläche relativ rauh ist. Die Katalysa toren müssen daher regelmäßig von Hand gereinigt werden, um möglichst lange Standzeiten zu erreichen.The described processes are made even easier by that the catalyst surface is relatively rough. The cat gates must therefore be cleaned regularly by hand in order to to achieve the longest possible downtimes.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die Entstaubung derartiger Katalysatoren maschinell und mit geringem Zeitaufwand vorgenommen werden kann, um so die Pro zeßunterbrechungszeiten gering zu halten. Dabei soll im wesentlichen die Reinigung sämtlicher Freiräume einer oder mehrerer Katalysatorwaben in einem einzigen Arbeitsgang mög lich sein.The present invention therefore has the task asked to create a device by means of which Dedusting of such catalysts mechanically and with can be made in a short amount of time, so the Pro keep downtime short. It is said in essential the cleaning of all free spaces one or Multiple catalyst combs possible in a single operation be.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Vorrichtung zum Entstauben von Wabenkatalysatoren, bei welcher erfindungsge mäß eine Düsenplatte vorgesehen ist, die Düsen im Raster der Wabenkanäle des Wabenkatalysators aufweist, wobei die Düsen platte von einer Haube überdeckt ist, die einen Anschluß für Druckluft besitzt, und wobei in der Druckluftführung eine Anordnung für eine pulsierende Beaufschlagung der Düsen vorgesehen ist. This object is achieved with a device for Dedusting of honeycomb catalysts, in which Invention According to a nozzle plate is provided, the nozzles in the grid of Has honeycomb channels of the honeycomb catalyst, the nozzles plate is covered by a hood that has a connection for Compressed air, and a in the compressed air duct Arrangement for pulsating the nozzles is provided.
Zur periodischen Reinigung wird die Vorrichtung auf die Wabe geschoben, und sämtliche von der Düsenplatte überdeckten Kanäle werden gleichzeitig freigeblasen. Der zum Reinigen eingesetzte Druck kann gesteigert werden, wobei durch die Pulsation ein regelrechtes Freischießen bewirkt wird, wozu geeigente Düsenformen und -abmessungen dienen.For periodic cleaning, the device is placed on the honeycomb pushed, and all covered by the nozzle plate Channels are blown free at the same time. The one for cleaning used pressure can be increased, whereby by the Pulsation a real free shooting is accomplished, what for suitable nozzle shapes and dimensions are used.
Die Reinigung der Katalysatorebenen geschieht dabei vorzugs weise in Strömungsrichtung des Rauchgases unter gleichzei tigem Absaugen, so daß der abgelöste Staub zu den dafür vor gesehenen Filtern des Kraftwerkes transportiert wird.The cleaning of the catalyst levels is preferred way in the direction of flow of the flue gas at the same time suction, so that the detached dust to the front seen filters of the power plant is transported.
Die Haube der Vorrichtung sitzt relativ dicht auf der Kata lysatorebene, so daß auch unter dieser etwa der durch die Absaugung entstehende Unterdruck herrscht, der das Erzeugen der die Düsen verlassenden "Jet-Strahlen" erleichtert. Ein impulsartiges Blasen wird durch wechselndes Zuführen und Abschalten von Druckluft ermöglicht, wobei die Erzeugung der Impulse ebenfalls durch das Absaugen erleichtert wird.The hood of the device sits relatively close to the kata level of the analyzer, so that also below this, for example, by the Suction created negative pressure prevails, which the generation which facilitates "jet jets" leaving the nozzles. A impulsive blowing is caused by alternating feeding and Switching off compressed air allows the generation of Impulse is also facilitated by suction.
In besonders wirkungsvoller Weise läßt sich die Effektivität der Jet-Strahlen dadurch unterstützen, daß man den Düsenab stand zur Katalysatoroberfläche periodisch ändert, d. h. die Strahlenquelle (die Düsenplatte) schwingen läßt. Dies kann in konstruktiv sehr einfacher Weise dadurch geschehen, daß die Düsenplatte über eine schwingende Gegenkraftvorrichtung, wie z. B. Federn oder hydraulische oder pneumatische oder andere mechanische schwingfähige Einrichtungen, auf der Katalysatoroberfläche abgestützt wird. Da nämlich der Druck durch die Erzeugung der Strahlimpulse schwankt, wird so auch gleichzeitig die Düsenplatte in Schwingung versetzt, wobei jedoch Plattenschwingung und Impulsfrequenz vorzugsweise nicht synchron sind. Effectiveness can be particularly effective of the jet jets by supporting the nozzle stood periodically to the catalyst surface, d. H. the Radiation source (the nozzle plate) vibrates. This can done in a constructively very simple manner in that the nozzle plate via an oscillating counterforce device, such as B. springs or hydraulic or pneumatic or other mechanical vibratory devices on which Catalyst surface is supported. Because there is the pressure fluctuates due to the generation of the beam impulses at the same time vibrating the nozzle plate, whereby however, plate vibration and pulse frequency are preferred are out of sync.
Eine besonders elegante und bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zur Erzeugung der pulsierenden Strahlen ein Flügelrad verwendet wird. Dieses ist auf der Platte gelagert und rotiert insbesondere durch aerodynamische Formgebung (z. B. durch Aufwärtsbiegen einer Endkante oder auch mit Hilfe von Motoren.A particularly elegant and preferred embodiment of the The present invention is that to generate the pulsating rays an impeller is used. This is stored on the plate and rotates in particular aerodynamic shaping (e.g. by bending an End edge or with the help of motors.
Die Räder weisen zwei oder mehrere Flügel auf, die die Düsen je nach Stellung abschalten oder freigeben. Da das Freigeben mit der Rotationsgeschwindigkeit erfolgt, entstehen durch die schnelle Freigabe (gegen den Absaugunterdruck) die gewünschten Impulse, deren Dauer und Abstand von der Rota tionsgeschwindigkeit bestimmt ist.The wheels have two or more wings, which are the nozzles switch off or release depending on the position. Because releasing with the rotational speed, arise from the quick release (against the suction vacuum) desired impulses, their duration and distance from the Rota tion speed is determined.
Bei Verwendung eines Flügelrades bleiben die Eckenbereiche natürlich frei von Impulsen, so daß hier die Reinigung lediglich durch den senkrecht schwingenden Luftstrahl geschieht.When using an impeller, the corner areas remain naturally free of impulses, so here the cleaning only by the vertically swinging air jet happens.
In der Regel genügt dies vollkommen, da mit Hilfe der erfin dungsgemäßen Vorrichtung und des durch sie ermöglichten Ver fahrens eine häufigere Reinigung unter drastischer Reduzie rung der Reinigungsdauer möglich ist, so daß diese schon in frühen Stadien der Flugascheablagerung zur Anwendung kommt. Soll die Zahl der durch die Flügelräder unbedeckten Düsen gesenkt werden und/oder der zeitliche Impulsabstand verrin gert werden, so wird vorgeschlagen, statt eines einzigen Flügelrades mehrere zu verwenden, die sich insbesondere überlappen können, um auch die Zwickel zwischen den Periphe rien der sich drehenden Flügelräder zu überdecken.As a rule, this is completely sufficient, because with the help of inventions device according to the invention and the Ver drive a more frequent cleaning with drastic reduction tion of the cleaning time is possible, so that this is already in early stages of fly ash deposition is used. Is the number of nozzles not covered by the impellers be reduced and / or the temporal pulse interval is reduced be proposed instead of a single one Vane to use several, which in particular can also overlap the gusset between the periphe to cover the rotating impellers.
Da bei mehreren Flügelrädern deren Radien naturgemäß kleiner werden, können diese auch weiter in die Eckbereiche hinein installiert werden. Because with several impellers their radii are naturally smaller these can also go further into the corner areas be installed.
Wesentliche Bedeutung kommt der Düsenform zu. Um einen soge nannten Freistrahl, d. h. einen relativ stabilen, weit in die Kanäle eindringenden Strahl zu erzeugen, ist dieser zunächst nur mit einer Düse zu erzeugen, deren Druchmesser geringer ist als der Durchmesser der Kanäle. Gute Ergebnisse lassen sich dabei erzielen, wenn das Verhältnis zwischen Düsen durchmesser und Düsenlänge zwischen 1 : 5 und 1 : 15 beträgt, wobei das Optimum etwa bei 1 : 10 liegt. Als besonders effi zient hat sich eine Anordnung erwiesen, bei welcher der Düsendurchmesser 2 mm und deren Länge 20 mm betragen, je bezogen auf übliche Wabenkanäle einer Matrix von 20·20.The shape of the nozzle is of major importance. To a so-called called free jet, d. H. a relatively stable, far into the It is the first to generate channels penetrating beam can only be produced with a nozzle with a smaller diameter is than the diameter of the channels. Let good results achieve this if the ratio between nozzles diameter and nozzle length is between 1: 5 and 1:15, the optimum is about 1:10. As a particularly effi An arrangement in which the Nozzle diameter 2 mm and their length 20 mm, each based on usual honeycomb channels of a matrix of 20 · 20.
Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren besteht nach Vor stehendem darin, daß gleichzeitig eine Vielzahl von Kanälen eines Wabenkatalysators, vorzugsweise unter Aufrechterhal tung einer Absaugung, mit Luftstrahlimpulsen beaufschlagt werden, die zusätzlich in Richtung der Längsachse der Strah len bzw. der Kanäle schwingen können.The cleaning method according to the invention is based on standing in that at the same time a variety of channels a honeycomb catalyst, preferably while maintaining suction system, acted upon by air jet pulses that are also in the direction of the longitudinal axis of the beam len or the channels can vibrate.
Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfin dung näher erläutert.Based on the accompanying figures, the present invention explained in more detail.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die beanspruchte Vor richtung, Fig. 1 shows a section through the claimed Before direction,
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Düsenplatte, Fig. 2 shows a plan view of the nozzle plate,
Fig. 3 zeigt eine Ausführung mit mehreren Flügelrädern. Fig. 3 shows an embodiment with several impellers.
In Fig. 1 ist ein Katalysatorwabensegment 4 einer DENOX-Einheit eines Kohlekraftwerkes gezeigt. Die Ebene besteht aus einigen hundert solcher Segmente. In dieser Einheit sind übereinanderliegend derartige Waben in einem solchen Abstand angeordnet, daß sie begehbar sind und zwischen sich demnach Platz für die Reinigungsvorrichtung lassen. Diese besteht aus der Düsenplatte 1, die derart zu den Kanälen 3 der Kata lysatorwabe 4 ausgerichtet wird, daß Düsen und Kanäle 2 fluchten.In Fig. 1, a catalyst honeycomb segment 4 is shown a DENOX unit of a coal power plant. The level consists of several hundred such segments. In this unit such honeycombs are arranged one above the other at such a distance that they are accessible and therefore leave space for the cleaning device between them. This consists of the nozzle plate 1 , which is aligned to the channels 3 of the catalytic converter 4 , that nozzles and channels 2 are aligned.
Die Düsenplatte 1 ist überdeckt von einer Haube 5, die sich auf der Wabe 4 abstützt. Gleichzeitig ist auch die Düsen platte 1 mit Hilfe von Federn 8 oder dergleichen gegen die Wabenoberfläche 7 auf Distanz gehalten.The nozzle plate 1 is covered by a hood 5 , which is supported on the honeycomb 4 . At the same time, the nozzle plate 1 is held at a distance against the honeycomb surface 7 by means of springs 8 or the like.
Über den Anschluß 6 ist die Haube 5 an eine nicht gezeigte Druckluftquelle angeschlossen, die kontinuierlich oder in Intervallen Druckluft abgibt, um so Druckimpulse zu erzeu gen, die wiederum über die Düsen 2 der Düsenplatte zu Strah len geformt in die Kanäle 3 der Wabe 4 gelangen und dort anhaftenden Staub (Flugasche) ablösen. Der Staub wird unter halb der Wabe 4 abgesaugt.Via the connection 6 , the hood 5 is connected to a compressed air source, not shown, which emits compressed air continuously or at intervals, so as to generate pressure pulses which in turn are formed into the channels 3 of the honeycomb 4 via the nozzles 2 of the nozzle plate and remove any dust (fly ash) adhering to it. The dust is extracted under half of the honeycomb 4 .
Durch die Druckstöße wird die Düsenplatte 1 in Richtung Wabenoberfläche 7 bewegt und federt anschließend wieder durch die Federn 8 oder eine entsprechende Anordnung wieder hoch, um erneut herabgedrückt zu werden, so daß die Düsen strahlen in etwa eine "Stocherbewegung" in den Kanälen durchführen und eine sehr effektive Reinigung auch bei stark anhaftenden Anbackungen gewährleisten.Due to the pressure surges, the nozzle plate 1 is moved in the direction of the honeycomb surface 7 and then springs back up again through the springs 8 or a corresponding arrangement in order to be pressed down again, so that the nozzles emit approximately a "poking movement" in the channels and one Ensure very effective cleaning even with heavily adhering caking.
In besonders eleganter und wirksamer Weise können die Druck impulse auch durch ein von der Düsenplatte 1 eng beabstan detes segmentiertes Flügelrad erzeugt werden.In a particularly elegant and effective manner, the pressure pulses can also be generated by a segmented impeller that is closely spaced by the nozzle plate 1 .
Unter Flügelrad soll dabei mehrflügelige Räder, wie auch z. B. radial geschlitzte Scheiben, verstanden werden, ebenso wie Spiralräder oder geschlitzte Walzen, wobei insbesondere die Schlitzbreite verstellbar sein kann.Under the impeller there should be multi-bladed wheels, as well e.g. B. radially slotted discs are understood, as well such as spiral wheels or slotted rollers, in particular the slot width can be adjustable.
Das Flügelrad 10 ist über das Lager 9 mit der Düsenplatte motorisch oder durch die herrschende Luftströmung angetrie ben. Solange das Rad bzw. dessen Flügel die Düsen 2 über deckt, ist die Luft gehindert, durch diese hindurchzutreten.The impeller 10 is driven by the bearing 9 with the nozzle plate by motor or by the prevailing air flow. As long as the wheel or its wing covers the nozzles 2 , the air is prevented from passing through them.
Durch das Drehen des Rades wird jedoch die Düse schlagartig freigegeben, und es entsteht eine Strömung, die beim Abschatten genauso abrupt unterbrochen wird. Die Impulsdauer ist aber abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Flü gelrades und dem Abstand zwischen den Flügelkanten.By turning the wheel, however, the nozzle suddenly becomes released, and there is a flow that at Shadowing is interrupted just as abruptly. The pulse duration but depends on the rotation speed of the flü gelrades and the distance between the wing edges.
Bei der Verwendung eines einzigen Flügel-, Walzen- oder Spi ralrades entstehen über den Radius verteilt unterschiedliche Druckstöße.When using a single wing, roller or spi ralrades arise over the radius different Pressure surges.
Wie in Fig. 2 dargestellt, überdeckt das zweisegmentige Flügelrad 10 nicht die Eckbereiche, wohl aber den wesentli chen Teil der Düsenplatte 1 bzw. deren Düsen 2, was in der Regel vollkommen ausreicht, um die Impulse zu vereinheitli chen.As shown in Fig. 2, the two-segment impeller 10 does not cover the corner areas, but does cover the essential part of the nozzle plate 1 or its nozzles 2 , which is usually sufficient to chen unify the impulses.
In Fig. 3 ist gezeigt, daß das Flügelrad in mehrere klei nere Einzelräder 10′ aufgeteilt werden kann, die geringere Radien und damit geringere Zeitunterschiede für die Impulse bewirken und zudem die Eckbereiche weiter überdecken. Dafür entstehen zwischen den Flügelrädern nicht abgedeckte Zwickel. Auch diese können in der Regel hingenommen, jedoch leicht dadurch vermieden werden, daß die Räder einander überlappen, wobei diese gleich oder unterschiedlich groß sein können.In Fig. 3 it is shown that the impeller can be divided into several small individual wheels 10 ', which cause smaller radii and thus less time differences for the pulses and also cover the corner areas further. This creates gussets that are not covered between the impellers. These can also generally be accepted, but can easily be avoided by the wheels overlapping one another, which can be of the same or different sizes.
BezugszeichenlisteReference symbol list
1 Düsenplatte
2 Düsen
3 Wabenkanäle
4 Wabenkatalysator
5 Haube
6 Anschluß
7 Oberfläche Katalysator
8 Federn
9 Lager
10 Flügelrad
10′ Flügelrad 1 nozzle plate
2 nozzles
3 honeycomb channels
4 honeycomb catalyst
5 hood
6 connection
7 catalyst surface
8 springs
9 bearings
10 impeller
10 ′ impeller
Claims (9)
- a) es ist eine Düsenplatte (1) vorgesehen, die Düsen (2) im Raster der Wabenkanäle (3) des Waben katalysators (4) aufweist;
- b) die Düsenplatte (1) ist überdeckt von einer Haube (5), die einen Anschluß (6) für Druckluft besitzt;
- c) in der Druckluftführung ist eine Anordnung für eine pulsierende Beaufschlagung der Düsen (2) vor gesehen.
- a) there is provided a nozzle plate ( 1 ) having nozzles ( 2 ) in the grid of the honeycomb channels ( 3 ) of the honeycomb catalyst ( 4 );
- b) the nozzle plate ( 1 ) is covered by a hood ( 5 ) which has a connection ( 6 ) for compressed air;
- c) in the compressed air duct, an arrangement for a pulsating action on the nozzles ( 2 ) is seen before.
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