GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Entfernen von Stickoxiden in Abgasen von Dieselmotoren.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Als ein Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden in einer
Oxidationsatmosphäre hat sich ein selektives
reduzierendes Denitrierungsverfahren unter Verwendung von
Ammoniak als ein Reduktionsmittel höchst effektiv in
einer Oxidationsatmosphäre erwiesen, da Stickoxide und
Ammoniak in eine selektive Reaktion gebracht werden, die
frei von dem Effekt einer Oxidationskonzentration in
Abgasen ist und dementsprechend ist es allgemein für die
Reinigung von Abgasen von stationären oder
Gas-erzeugenden Quellen, wie beispielsweise Boilern in
thermo-elektrischen Kraftwerken und Wärmeöfen, angewendet
worden.
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Andererseits sind verschiedene Beispiele der Anwendung
des Ammoniak-selektiven Reduktionsverfahrens auch für die
Reduzierung von Stickoxiden in Abgasen von
Verbrennungsmaschinen beschrieben worden. Beispielsweise
wurde ein Verfahren beschrieben, bei dem Ammoniak
proportional zu der Menge des Kraftstoffverbrauchs in
Abgasen zugeführt wird und das sich ergebende Gasgemisch
wird durch eine Reaktions-Vorrichtung geführt, wird die
mit einem plättchenartigen Katalysator geladen ist,
wodurch die Stickoxide entfernt werden (siehe die
japanische Patentveröffentlichung Sho 85-501001, die von
der WO 83/00057 abgeleitet ist und die Steuerung des
Ammoniakflusses in Abhängigkeit von der
Maschinengeschwindigkeit und der Kraftstofflußrate
beschreibt).
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Da jedoch im Falle von Dieselmaschinen die Änderungen der
Maschinenlast im Vergleich mit derartigen Änderungen in
Boilern beträchtlich sind, und dies eine abrupte Änderung
der Abgasmenge und der Konzentration der Stickoxide
bewirkt, können die oben beschriebenen herkömmlichen
Vorrichtungen keine ausreichende Wirkung zum genauen
Steuern der Ammoniakmenge gemäß derartiger Änderungen
erreichen. Dementsprechend existiert ein Problem darin,
Stickstoffe in Abgasen mit einem hohen Wirkungsgrad zu
entfernen und die abgegebene Ammoniakmenge so gering wie
möglich zu halten. Außerdem steht der Wirkungsgrad einer
Entfernung von Stickoxiden in Abgasen mit einem
Reaktionswirkungsgrad in einer Reaktions-Vorrichtung im
wesentlichen in einem proportionalen Zusammenhang. Dabei
ist es zur Verbesserung des Reaktionswirkungsgrades
wichtig, daß das den Abgasen zugeführte Ammoniak
gleichmäßig mit den Stickoxiden in den Gasen gemischt
wird.
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Deshalb wurde allgemein ein gemischtes Verfahren unter
Verwendung einer Prallplatte, eines Venturis oder eines
Einfüllstoffes verwendet. Jedoch sollte ein Verfahren zum
Zuführen von Ammoniak durch Anordnen einer Vielzahl von
Düsenöffnungen an einem Abgasrohr stromaufwärts der
Reaktions-Vorrichtung zwischen einem Super-Feeder und der
Reaktions-Vorrichtung und ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Zuführen von Ammoniak durch eine
Zuführungsöffnung in der Form einer Sprühdüse den Betrieb
der Maschine selbst nicht behindern.
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In dieser Hinsicht hat das Mischverfahren unter
Verwendung der Prallplatte, des Venturis oder des
Einfüllstoffes die Herabsetzung einer Maschinenenergie in
einer Dieselmaschine aufgrund eines großen Druckverlustes
zur Folge, eine Tatsache, die die Kraftstoffkosten der
Maschine verschlechtert und einen Nachteil für die
Maschine selbst zur Folge hat.
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Außerdem ist es bei dem Mischverfahren einer Anordnung
einer Vielzahl von Düsen in dem Abgas-Flußkanal an der
stromaufwärts gelegenen Seite der Reaktions-Vorrichtung
zwischen dem Super-Feeder und der Reaktions-Vorrichtung
zum Zuführen von Ammoniak schwierig, Ammoniak mit den
Abgasen gleichmäßig zu mischen, wobei der Wirkungsgrad
eine Entfernung von Stickoxiden in den Abgasen für einen
Denitrierungskatalysator ziemlich reduziert ist, aber
nicht verbessert, und demzufolge kann von diesem
Verfahren nicht gesagt werden, daß es einen hohen
Reaktionswirkungsgrad vorsieht.
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Bei dem Mischverfahren einer Zuführung von Ammoniak von
den Sprühdüsen können die in den Abgasen enthaltenen
Staubpartikel außerdem die Sprühöffnung verstopfen und
dies verschlechtert das Sprühen von Ammoniak und
verstopft die Düse, so daß eine häufige Reinigung oder
Auswechslung der Düsen erforderlich wird.
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Zusätzlich ist es im Falle einer relativ klein bemessenen
Dieselmaschine auch wichtig, daß das
Abgas-Verarbeitungssystem deshalb kostengünstig ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden vorzusehen,
welches wirksam Stickoxide in Abgasen einer
Dieselmaschine sogar bei abrupten Änderungen der
Bedingungen der Abgase bewirken kann, indem die
Stickoxide bei Vorliegen des Ammoniaks mit einem
Katalysator in Kontakt gebracht werden, welches der
Änderung der Stickoxidmenge aufgrund einer Änderung des
Verbrennungsvorgangs der Maschine Rechnung tragen kann
und welches einen Ammoniakgehalt nach der Entfernung der
Stickoxide so weit wie möglich herabsetzt.
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Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
ein Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden vorzusehen,
welches ohne Behinderung des Betriebs einer Maschine (die
obige erste Aufgabe) durchgeführt werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Entfernung von Stickoxiden in Abgasen von einer
Dieselmaschine vorgesehen, unter Verwendung eines
Katalysators in einer Reaktions-Vorrichtung bei Vorliegen
von Ammoniak, wobei eine Maschinenleistung, und/oder eine
Kraftstoffverbrauchsmenge der Maschine, und/oder eine
Temperatur der Maschinen-Ansaugluft und/oder die
Abgastemperatur als selektive Faktoren jeweils als die
Meßfaktoren gemessen werden und die Flußrate von Ammoniak
auf der Grundlage der Meßwerte gesteuert wird und
Ammoniak in einen Abgasfluß-Kanal von der Maschine an die
Reaktions-Vorrichtung geführt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Feuchtigkeit einer Ansaugluft
als ein besonderer Faktor gemessen wird und die Flußrate
von Ammoniak außerdem auf der Grundlage dieses besonderen
Faktors gesteuert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung für das Verfahren zur Entfernung von
Stickoxiden in Abgasen von einer Dieselmaschine umfaßt
ein Meßfaktor die Feuchtigkeit der Ansaugluft, die
Maschinenleistung, die Abgastemperatur und die Temperatur
der Maschinen-Ansaugluft.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung für das Verfahren zur Entfernung
von Stickoxiden in Abgasen von einer Dieselmaschine
umfaßt ein Meßfaktor die Feuchtigkeit der Ansaugluft und
die Kraftstoff-Verbrauchsmenge der Maschine.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung für das Verfahren zur Entfernung
von Stickoxiden in Abgasen von einer Dieselmaschine
umfaßt ein Meßfaktor die Feuchtigkeit der Ansaugluft, die
Kraftstoff-Verbrauchsmenge der Maschine und die
Temperatur der Maschinen-Ansaugluft.
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In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung für das Verfahren zum Entfernen
von Stickoxiden in Abgasen von einer Dieselmaschine wird
Ammoniak in einen Abgasfluß-Kanal zwischen einem
Vorverdichter und einer Reaktions-Vorrichtung auf der
dazu stromabwärts liegenden Seite zugeführt.
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Außerdem wird in einer anderen bevorzugten
Ausführungsform zur Lösung der zweiten Aufgabe der
vorliegenden Erfindung für das Verfahren zum Entfernen
von Stickoxiden in Abgasen von einer Dieselmaschine
Ammoniak in einen Abgasfluß-Kanal auf der zu einem
Vorverdichter stromaufwärts liegenden Seite eingeführt.
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Gemäß der in den vorliegenden Erfindungen durchgeführten
Untersuchungen wurde festgestellt, daß der Gesamtbetrag
der von einer Dieselmaschine abgegebenen Stickoxide im
wesentlichen proportional zu der Maschinenleistung, der
Kraftstoff-Verbrauchsmenge der Maschine, der Temperatur
der Maschinen-Ansaugluft und der Abgastemperatur wie in
den Figuren 1 bis 4 gezeigt erhöht oder erniedrigt wird,
beziehungsweise außerdem proportional zur Feuchtigkeit
der Ansaugluft wie in Figur 5 gezeigt erniedrigt oder
erhöht wird.
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Da der Ausstoßbetrag von Stickoxiden proportional zur
Maschinenleistung, zur Kraftstoff-Verbrauchsmenge der
Maschine und zur Abgastemperatur der Maschine ist,
bedeutet dies wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, daß
die zuzuführenden Ammoniakmenge durch Zuführung von
Ammoniak entsprechend der Maschinenleistung, der
Kraftstoff-Verbrauchsmenge der Maschine und der
Abgastemperatur gesteuert werden kann. Da die
Konzentration der Stickoxide wesentlich von
atmosphärischen Bedingungen beeinflußt wird, das heißt
nicht nur von der Abgastemperatur sondern auch von der
Feuchtigkeit der Ansaugluft, ist es wichtig, die
Temperatur und die Feuchtigkeit der Ansaugluft zu messen
und außerdem den Ausstoßbetrag von Stickoxiden auf der
Grundlage der Meßwerte zu korrigieren.
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Insbesondere für einen Fall einer Steuerung der
zugeführten Ammoniakmenge in Abhängigkeit von der
Maschinenleistung, ist es erforderlich, die Temperatur
der Maschinenabgase wie in Figur 4 gezeigt zu messen und
den Abgabebetrag der Stickoxide in Abhängigkeit von dem
gemessenen Wert zu korrigieren, da die Beziehung zwischen
dem Abgabebetrag der Stickoxide und der Maschinenleistung
sich aufgrund der Verunreinigungen der Maschine und des
Vorverdichters mit der Zeit ändern.
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Dementsprechend kann der Gesamtbetrag der von der
Maschine abgegebenen Stickoxide direkt durch Messung der
Maschinenleistung, der Kraftstoff-Verbrauchsmenge der
Maschine, der Abgastemperatur und der Feuchtigkeit der
Ansaugluft bestimmt werden und der zugeführte
Ammoniakbetrag wird proportional mit dem so erhaltenen
Gesamtabgabebetrag der Stickoxide bestimmt.
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Es ist somit festgestellt worden, daß sogar im Falle, daß
sich der Abgabebetrag und die Konzentration der
Stickoxide abrupt ändert, eine optimale Ammoniakmenge
richtig mit keiner Zeitverzögerung proportional zu der
Abgabemenge und der Konzentration zugeführt werden kann
und die Stickoxide in den Abgasen können wirksam entfernt
werden und das verbleibende Ammoniak in den Abgasen nach
der Entfernung der Stickoxide kann so weit wie möglich
verringert werden.
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Außerdem ist bestätigt worden, daß durch eine Zuführung
von Ammoniak unter einer Flußratensteuerung in den
Abgasfluß-Kanal an der stromaufwärts liegenden Seite des
Vorverdichters die Stickoxide in den Abgasen und das
Ammoniak vorher ausreichend gemischt sind, bevor sie die
Reaktions-Vorrichtung erreichen, wodurch die Verbesserung
des Reaktionswirkungsgrades und außerdem die Erhöhung des
Wirkungsgrades zum Entfernen der Stickoxide verbessert
wird.
BESCHREIBUNG DER BEILIEGENDEN ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigt:
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Fig. 1 eine graphische Darstellung, die den
Zusammenhang zwischen einer Leistung
einer Dieselmaschine und einem
Ausstoßbetrag von Stickoxiden
darstellt;
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Fig. 2 eine graphische Darstellung, die einen
Zusammenhang zwischen einer
Kraftstoff-Verbrauchsmenge einer
Dieselmaschine und einer Ausstoßmenge
von Stickoxiden darstellt;
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Fig. 3 eine graphische Darstellung, die einen
Zusammenhang zwischen einer
Zuführungstemperatur einer
Dieselmaschine und einer Konzentration
von Stickoxiden darstellt;
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Fig. 4 eine graphische Darstellung, die einen
Zusammenhang zwischen einer
Abgastemperatur und einem
Ausstoßbetrag von Stickoxiden
darstellt;
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Fig. 5 eine graphische Darstellung, die einen
Zusammenhang zwischen einer absoluten
Feuchtigkeit von Ansaugluft einer
Dieselmaschine und einer Konzentration
von Stickoxiden darstellt;
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Fig. 6 eine schematische Ansicht einer
Dieselmaschine, die mit einer
Abgas-Reinigungsvorrichtung
ausgerüstet, um das Verfahren gemäß
dem ersten Aspekt der Erfindung
durchzuführen;
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Fig. 7 eine schematische Ansicht einer
Dieselmaschine, die mit einer
Abgas-Reinigungsvorrichtung
ausgerüstet ist, um das Verfahren
gemäß dem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung durchzuführen;
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Fig. 8 eine schematische Ansicht einer
Dieselmaschine, die mit einer
Abgas-Reinigungsvorrichtung
ausgerüstet ist, um das Verfahren
gemäß dem dritten Aspekt der
vorliegenden Erfindung durchzuführen;
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Fig. 9 eine schematische Ansicht einer
Dieselmaschine, die mit einer
Abgas-Reinigungsvorrichtung
ausgerüstet ist, um das Verfahren
gemäß dem vierten Aspekt der
vorliegenden Erfindung durchzuführen;
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Fig. 10 eine schematische Ansicht einer
Dieselmaschine, die mit einer
Abgas-Reinigungsvorrichtung
ausgerüstet ist, um das Verfahren
gemäß der ersten und sechsten Aspekte
der vorliegenden Erfindung
durchzuführen;
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Fig. 11 eine schematische Ansicht einer
Dieselmaschine, die mit einer
Abgas-Reinigungsvorrichtung
ausgerüstet ist, um das Verfahren
gemäß der zweiten und sechsten Aspekte
der vorliegenden Erfindung
durchzuführen;
-
Fig. 12 eine schematische Ansicht einer
Dieselmaschine, die mit einer
Abgas-Reinigungsvorrichtung
ausgerüstet ist, um das Verfahren
gemäß der dritten und sechsten Aspekte
der vorliegenden Erfindung
durchzuführen; und
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Fig. 13 eine schematische Ansicht einer
Dieselmaschine, die mit einer
Abgas-Reinigungsvorrichtung
ausgerüstet ist, um das Verfahren
gemäß der vierten und sechsten Aspekte
der vorliegenden Erfindung
durchzuführen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sollen im
folgenden näher erläutert werden.
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Eine an einen in Figur 6 gezeigten Maschinenhauptkörper
angebrachte Abgas-Reinigungsvorrichtung 2 stellt ein
Beispiel dar, welches zur Ausführung des ersten Aspekts
gemäß der vorliegenden Erfindung entwickelt ist, bei dem
sich ein Leistungsmesser 3 oder eine
Leistungs-proportional anzeigende Einrichtung 5 für eine
angetriebene Maschine 4 an dem Maschinenhauptkörper 1
befindet und ein Abgas-Temperaturdetektor 8, ein
Vorverdichter 9 und eine Reaktions-Vorrichtung 10
befinden sich an einem Abgasrohr 7 in Verbindung mit
einem Verteilerkopf des Maschinenhauptkörpers 1. Außerdem
ist ein Ammoniak-Transportrohr 13 mit einer
Ammoniak-Einspritzdüse 12 verbunden, die sich in einem
Abgas-Flußkanal 11 in dem Abgasrohr 7 an der
stromaufwärts liegenden Seite einer Reaktions-Vorrichtung
10 befindet und ein Ammoniak-Steuerventil 14 und ein
Ammoniak-Flußmesser 15 befinden sich in dem
Ammoniak-Transportrohr 13 und außerdem ist ein
Amoniak-Behälter 16 mit dem Rohr 13 verbunden.
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Außerdem ist der Leitungsmesser 3 oder die
leistungs-proportional anzeigende Einrichtung 5, der
Abgas-Temperaturdetektor 8 und ein Temperaturdetektor 17
zur Messung der Feuchtigkeit von Ansaugluft in dem
Maschinenhauptkörper 1 mit einem Rechner 18 verbunden,
der über eine Verhältnis-Einstelleinrichtung 19 und eine
Steuereinrichtung 20 für die Ammoniak-Flußrate mit dem
Ammoniak-Steuerventil 14 verbunden.
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Das heißt, im Ansprechen auf die Last des
Maschinenhauptkörpers 1 werden jeweilige Signale von dem
Maschinenleistungsmesser 3 oder der
leistungs-proportional anzeigenden Einrichtung 5, dem
Abgas-Temperaturdetektor 8 und dem Temperaturdetektor 17
für die Ansaugluft dem Rechner 18 eingegeben. In dem
Rechner 18 wird die Gesamt-Ausstoßmenge der Stickstoffe
berechnet und ein Signal wird der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 19 eingegeben, in der die
zuzuführende Ammoniakmenge auf der Grundlage eines vorher
von der Verhältnis-Einstelleinrichtung 19 eingestelltes
Ammoniak/Stickoxid-Verhältnisses bestimmt wird.
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Der Ausgang von der Verhältnis-Einstelleinrichtung 19
wird der Steuereinrichtung 20 für die Ammoniak-Flußrate
als ein Ammoniak-Flußratensignal eingegeben, um den
EIN-AUS-Zustand des Ammoniak-Steuerventils 14 zu steuern
und um die mit den in die Reaktions-Vorrichtung 10
fließenden Abgase zu mischende Ammoniakmenge zu steuern.
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Die Abgase fließen von dem Verteilerkopf 6 mittels eines
Abgasrohres 7 in die Reaktions-Vorrichtung 10, die mit
einem Katalysator 21 geladen ist.
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Über das Arnoniak-Transportrohr 13 wird Ammoniak von dem
Ammoniakbehälter 16 zugeführt, und nachdem es durch das
Ammoniak-Steuerventil 14 auf eine optimale Flußrate
gesteuert wird, wird es von der Ammoniak-Einspritzdüse 12
mit den Abgasen in dem Abgasrohr 7 gemischt und nach der
Mischung und Verteilung, wie durch eine
Gasdiffusionsplatte 22 erforderlich, wird es durch den
Katalysator 21 geführt, um die Stickoxide in den Abgasen
zu reduzieren und zu beseitigen.
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Außerdem wird die zugeführten Ammoniakmenge proportional
mit der Menge der Konzentration der Stickoxide in den
Abgasen bestimmt, welche auf der Grundlage der Meßwerte
für die Feuchtigkeit der Ansaugluft, der
Maschinenleistung und der Abgastemperatur bestimmt wird,
wodurch Ammoniak mit einer genaueren optimalen Menge mit
einem guten Ansprechverhalten entsprechend der
Gesamtmenge der Stickoxide in die Abgase zugeführt wird,
wodurch die Stickoxide immer wirksam gemäß der
Maschinenlast entfernt werden können und das
Rest-Ammoniak nach der Entfernung so weit wie mög:[ich
unterdrückt werden kann.
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Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter
Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben, aber die
Erfindung ist nicht nur auf diese Beispiele beschränkt.
BEISPIEL
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Ein wabenartiger TiO&sub2; Katalysator, der 2 Gew.-% von
V&sub2;O&sub5; und 7 Gew.-% von WO&sub3; enthält (3,2 mm
Durchmesser entsprechend 150 mm², 0,6 mm
Zellenwanddicke und 450 mm Länge), wurde im Format von 6
x 6 in zwei Schichten in eine Reaktions-Vorrichtung
eingebracht, in Verbindung mit dem Abgasrohr 7 einer
Dieselmaschine zur Erzeugung von elektrischer Energie.
Der Rechner 18 und die Verhältnis-Einstelleinrichtung 19
wurden von der Einrichtung 2 so betrieben, daß das molare
Ammoniak/Stickoxid-Verhältnis 0,85 war und Ammoniak wurde
in die Abgase in dem Abgasrohr eingespritzt und die
Maschine wurde betrieben, während die
Abgasverarbeitungsmenge von 3500 bis 5500 Nm³/hr
verändert wurde, die Abgastemperatur von 380 bis 430º C
und die Stickoxidkonzentration an dem Einlaß von 700 bis
950 ppm. In diesem Fall war das Denitrations-Verhältnis
83 bis 86% und die Ammoniak-Konzentration in den Abgasen
am Ausgang der Reaktions-Vorrichtung war 0,5 bis 1,0 ppm.
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Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß das
Verfahren sich hervorragend zur Entfernung von
Stickoxiden bei einem hohen Wirkungsgrad und mit einem
geringen Veränderungsbereich für das
Denitrations-Verhältnis und mit einem extrem geringen
Ammoniak-Ausstoß eignet, was sonst eine sekundäre
Umweltverschmutzung bewirken würde.
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Eine Abgas-Reinigungsvorrichtung 31, mit der ein in Figur
7 gezeigter Maschinehauptkörper 30 ausgerüstet ist:,
stellt ein Beispiel dar, welches entwickelt wurde, um den
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung auszuführen,
wobei sich ein Leistungsmesser 32 oder eine
leistungs-proportional anzeigende Einrichtung 34 für eine
angetriebene Maschine 33 an dem Maschinenhauptkörper 30
befinden und ein Abgas-Temperaturdetektor 37, ein
Vorverdichter 38 und eine Reaktions-Vorrichtung 39
befinden sich an einem Abgasrohr 36 in Verbindung mit
einem Verteilerkopf 35 des MaschinenhauptkörPers 30.
Außerdem ist ein Ammoniak-Transportrohr 42 mit einer
Ammoniak-Einspritzdüse 41 verbunden, die sich in einem
Abgas-Flußkanal 40 in dem Abgasrohr 36 an der
stromaufwärts gelegenen Seite der Reaktions-Vorrichtung
39 befindet und ein Ammoniak-Steuerventil 43 und ein
Ammoniak-Flußmesser 44 befinden sich an dem
Ammoniak-Transportrohr 42 und außerdem ist ein
Ammoniakbehälter 45 mit dem Rohr 42 verbunden. Außerdem
befindet sich ein Zuführungs-Temperaturdetektor 47 an dem
Zuführungsrohr 46 zur Verbindung des Vorverdichters 38
mit dem Maschinenhauptkörper 30.
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Außerdem sind der Leistungsmesser 32 oder die
leistungs-proportional anzeigende Einrichtung 34, der
Abgas-Temperaturdetektor 37, der
Zuführungs-Temperaturdetektor 47 und ein
Feuchtigkeits-Detektor 48 zur Messung der Feuchtigkeit
von Ansaugluft des Maschinenhauptkörpers 30 mit einem
Rechner 49 verbunden, der über eine
Verhältnis-Einstelleinrichtung 50 und eine
Steuereinrichtung 51 für die Ammoniakflußrate mit dem
Ammoniak-Steuerventil 43 verbunden ist.
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Das heißt, daß die jeweiligen Signale von dem
Maschinen-Leistungsmesser 32 oder der proportional
anzeigenden Einrichtung 34, dem Abgas-Temperaturdetektor
37, dem Zuführungs-Temperturdetektor 47 und dem
Ansaugluft-Feuchtigkeitsdetektor 48 dem Rechner 49 im
Ansprechen auf die Last des Maschinenhauptkörpers 30
eingegeben werden. In dem Rechner 49 wird die
Gesamt-Ausstoßmenge der Stickoxide berechnet und ein
Signal wird der Verhältnis-Einstelleinrichtung 50
eingegeben, in der die zuzuführende Ammoniakmenge auf der
Grundlage eines Ainoniak/Stickoxid-Verhältnisses bestimmt
wird, welches vorher durch die
Verhältnis-Einstelleinrichtung 50 eingestellt wurde.
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Dann wird der Ausgang von der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 50 als ein
Ammoniak-Flußratensignal der Steuereinrichtung 51 für die
Ammoniak-Flußrate eingegeben, die den EIN-AUS-Zustand des
Ammoniak-Steuerventils 43 steuert und die Ammoniakmenge
steuert, die mit den in die Reaktions-Vorrichtung 39
fließenden Abgasen gemischt werden soll.
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Die Abgase fließen von dem Verteilerkopf 35 mittels des
Abgasrohres 36 in die Reaktions-Vorrichtung 39, die mit
einem Katalysator 52 geladen ist.
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Über das Ammoniak-Transportrohr 42 wird Ammoniak von dem
Ammoniak-Behälter 45 zugeführt und nachdem es durch das
Ammoniak-Steuerventil 43 auf eine optimale Flußrate
gesteuert worden ist, wird es mittels der
Ammoniak-Einspritzdüse 41 in dem Abgasrohr 36 in die
Abgase gemischt und durch eine Gaszerstreuungsplatte 43
nach Belieben gemischt und zerstreut, durch den
Katalysator 52 geführt und reduziert, um die Stickoxide
in den Abgasen zu entfernen.
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Somit wird die zugeführte Ammoniakmenge proportional zur
Menge und zur Konzentration der Stickoxide in den Abgasen
bestimmt, die auf der Grundlage der Meßwerte für die
Feuchtigkeit der Ansaugluft, der Maschinenleistung der
Abgas-Temperatur und der Zuführungsluft-Temperatur
bestimmt sind, wodurch Ammoniak mit einem guten
Ansprechverhalten auf die Gesamtmenge der Stickoxide in
den Abgasen in einer genaueren, optimalen Menge zugeführt
werden kann und die Stickoxide können immer mit einem
hohen Wirkungsgrad entsprechend der Maschinenlast
entfernt werden und das Rest-Ammoniak nach der Entfernung
kann so weit wie möglich unterdrückt werden.
-
Diese Erfindung wird im folgenden eingehender unter
Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben, aber die
Erfindung ist nicht nur auf diese Beispiele beschränkt.
BEISPIEL
-
Ein wabenartiger TiO&sub2; Katalysator, der 2 Gew.-% von
V&sub2;O&sub5; und 7 Gew.-% von WO&sub3; (3,2 mm Durchmesser
entsprechend 150 mm², 0,6 mm Zellenwand-Dicke und 54 mm
Länge) enthielt, wurde in zwei Schichten im Format 6 x 6
in die Reaktions-Vorrichtung 39 eingebracht, die mit dem
Abgasrohr 36 einer Dieselmaschine zur Erzeugung von
elektrischer Energie in Verbindung steht.
-
Der Rechner 49 und die Verhältnis-Einstelleinrichtung 50
wurden durch die Einrichtung 31 so betrieben, daß das
molare Verhältnis von Ammoniak/Stickoxiden 0,85 war und
Ammoniak wurde in die Abgase in das Abgasrohr
eingespritzt und die Maschine wurde betrieben, während
die Abgas-Verarbeitungsmenge von 3500 bis 5500 Nm³/hr
verändert wurde, die Abgas-Temperatur von 380 bis 430ºC
und die Stickoxid-Konzentration an dem Einlaß von 700 bis
950 ppm. In diesem Fall war das Denitrations-Verhältnis
85 bis 86% und die Ammoniak-Konzentration in den Abgasen
am Ausgang der Reaktions-Vorrichtung war 0,5 bis 0,8 ppm.
-
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß sich das
Verfahren hervorragend zur Entfernung der Stickoxide mit
einem hohen Wirkungsgrad, mit einem geringen
Änderungsbereich für das Denitrationsverhältnis und mit
extrem geringem Ammoniak-Ausstoß eignet, was sonst eine
sekundäre Umweltverschmutzung verursachen würde.
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Eine Abgas-Reinigungsvorrichtung 61, die mit einen in
Figur 8 gezeigten Maschinenhauptkörper 60 ausgerüstet
ist, stellt ein Beispiel dar, welches zur Ausführung des
dritten Aspekts der Erfindung entwickelt wurde und ein
Vorverdichter 64 und eine Reaktions-Vorrichtung 65
befinden sich an einem Abgasrohr 63 in Verbindung mit
einem Verteilerkopf 62. Außerdem ist ein
Ammoniak-Transportrohr 68 mit einer
Ammoniak-Einspritzdüse 67 verbunden, welche sich in einem
Abgas-Flußkanal 66 in dem Abgasrohr 63 an einer
stromaufwärts gelegenen Seite der Reaktions-Vorrichtung
65 befindet und ein Ammoniak-Steuerventil 69 und ein
Ammoniak-Flußmesser 70 sind an einem
Ammoniak-Transportrohr 68 angeordnet, genauso wie ein
Ammoniak-Behälter 71 mit dem Rohr 68 verbunden ist.
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Außerdem sind ein Gesamtflußmesser 72 zum Messen der
Kraftstoff-Verbrauchsmenge, die an den
Maschinenhauptkörper 60 zugeführt wird, ein
Feuchtigkeitsdetektor 73 zum Messen der Feuchtigkeit von
Ansaugluft des Maschinenhauptkörpers 60 mit einem Rechner
74 verbunden, der über eine
Verhältnis-Einstelleinrichtung 75 und eine
Steuereinrichtung 76 für die Ammoniak-Flußrate mit einem
Ammoniak-Steuerventil 69 verbunden ist.
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Das heißt, daß die jeweiligen Signale von dem
Kraftstoff-Flußmesser 72 und dem Feuchtigkeitsdetektor 73
für die Ansaugluft in den Rechner 74 im Ansprechen auf
die Last des Maschinenhauptkörpers 60 eingegeben werden.
In dem Rechner 74 wird die Gesamt-Ausstoßmenge der
Stickoxide berechnet und ein Signal wird der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 75 eingegeben, in der die
zuzuführende Amoniakmenge auf der Grundlage eines vorher
durch die Verhältnis-Einstelleinrichtung 75 eingestellten
Ammoniak/Stickoxid-Verhältnisses bestimmt wird.
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Dann wird der Ausgang von der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 75 als ein
Ammoniak-Flußratensignal der Steuereinrichtung 76 für die
Ammoniak-Flußrate eingegeben, die den EIN-AUS-Zustand des
Ammoniak-Steuerventils 69 steuert und die Ammoniakmenge
steuert, die in die in die Reaktions-Vorrichtung 65
fließenden Abgase gemischt wird.
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Die Abgase fließen von dem Verteilerkopf 62 über das
Abgasrohr 63 in die Reaktions-Vorrichtung 65, die mit
einem Katalysator 77 beschickt ist.
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Über das Ammoniak-Transportrohr 68 wird Ammoniak von dem
Ammoniak-Behälter 71 zugeführt und nachdem es durch das
Ammoniak-Steuerventil 69 auf eine optimale Flußrate
gesteuert worden ist, wird es über die
Ammoniak-Einspritzdüse 67 mit den Abgasen in dem
Abgasrohr 63 gemischt und über eine
Gas-Zerstreuungsplatte 78 je nach Anforderung gemischt
und zerstreut, durch den Katalysator 77 geführt und
reduziert dann, um die Stickoxide in den Abgasen zu
entfernen.
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Dann wird der zugeführte Ammoniakbetrag Proportional zum
Betrag und zur Konzentration der Stickoxide in den
Abgasen bestimmt, die auf der Grundlage der Meßwerte die
Feuchtigkeit der Ansaugluft und der
Kraftstoff-Verbrauchsmenge der Maschine bestimmt werden,
wodurch Ammoniak mit einer genaueren optimalen Menge, mit
gutem Ansprechverhalten auf die Gesamtmenge der
Stickoxide in den Abgasen, zugeführt werden kann und die
Stickoxide können immer mit einem hohen Wirkungsgrad
entsprechend der Maschinenlast entfernt werden und das
Rest-Ammoniak nach der Entfernung kann so weit wie
möglich unterdrückt werden.
-
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein
Beispiel erläutert, aber die Erfindung ist nicht nur auf
das Beispiel beschrankt.
BEISPIEL
-
Ein wabenartiger TiO&sub2; Katalysator, der 2 Gew.-% von
V&sub2;O&sub5; und 7 Gew.-% von WO&sub3; (3,2 mm Durchmesser
entsprechend 150 mm², 0,6 mm Zellenwand-Dicke und 450
mm Länge) enthielt, wurde in zwei Schichten im Format
6 x 6 in die Reaktions-Vorrichtung 65 in Verbindung mit
dem Abgasrohr 63 einer Dieselmaschine zur Erzeugung von
elektrischer Energie eingebracht.
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Der Rechner 74 und die Verhältnis-Einstelleinricht:ung 75
wurden durch die Einrichtung 61 so betrieben, daß das
molare Verhältnis von Ammoniak/Stickoxiden 0,85 war und
das Ammoniak wurde in die Abgase in dem Abgasrohr
eingespritzt und die Maschine wurde betrieben, während
die Abgas-Verarbeitungsmenge von 3500 bis 5500 Nm³/hr
verändert wurde, die Abgas-Temperatur von 380 bis 430ºC
und die Stickoxid-Konzentration an dem Einlaß von 700 bis
950 ppm. In diesem Fall war das Denitrations-Verhältnis
83 bis 86% und die Ammoniak-Konzentration in den Abgasen
am Ausgang der Reaktions-Vorrichtung war 0,5 bis 1,0 ppm.
-
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß sich das
Verfahren hervorragend zur Entfernung von Stickoxiden mit
einem hohen Wirkungsgrad, mit einem geringen
Veränderungsbereich für das Denitrationsverhältnis und
mit extrem geringem Ammoniak-Ausstoß eignet, was sonst
eine sekundäre Umweltverschmutzung verursachen würde.
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Eine Abgas-Reinigungsvorrichtung 81, die mit einem in
Figur 9 gezeigten Maschinenhauptkörper 80 ausgerüstet
ist, stellt ein Beispiel dar, das zur Ausführung des
vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung entwickelt
wurde und ein Vorverdichter 85 und eine
Reaktions-Vorrichtung 85 befinden sich in einem Ahgasrohr
63 in Verbindung mit einem Verteilerkopf 82 des
Maschinenhauptkörpers 80. Außerdem ist ein
Ammoniak-Transportrohr 88 mit einer
Ammoniak-Einspritzdüse 87 verbunden, die sich in einem
Abgas-Flußkanal 86 in dem Abgasrohr 83 an der
stromaufwärts gelegenen Seite der Reaktions-Vorrichtung
85 befinden, und ein Ammoniak-Steuerventil 89 und ein
Ammoniak-Flußmesser 90 sind an einem
Ammoniak-Transportrohr 88 angeordnet, und außerdem ist
ein Ammoniak-Behälter 91 mit dem Rohr 88 verbunden.
Außerdem befindet sich ein Temperaturdetektor 93 für die
Zuführungsluft an einem Zuführungsluftrohr 92 zur
Verbindung des Vorverdichters 84 mit dem
Maschinenhauptkörper 80.
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Außerdem sind ein Kraftstoff-Flußmesser 94 zum Messen der
dem Maschinenhauptkörper 80 zugeführten
Kraftstoff-Verbrauchsmenge, ein Temperaturdetektor 93 für
die Zuführungsluft, ein Feuchtigkeitsdetektor 93 zum
Messen der Feuchtigkeit von Ansaugluft des
Maschinenhauptkörpers 80 mit einem Rechner 96 verbunden,
der über eine Verhältnis-Einstelleinrichtung 97 und einer
Steuereinrichtung 98 für die Ammoniak-Flußrate mit einem
Ammoniak-Steuerventil 89 verbunden ist.
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Das heißt, daß die jeweiligen Signale von dem
Kraftstoff-Flußmesser 94, dem Temperaturdetektor 93 für
die Zuführungsluft und den Feuchtigkeitsdetektor 95 für
die Ansaugluft dem Rechner 96 im Ansprechen auf die Last
des Maschinenhauptkörpers 80 eingegeben werden. In dem
Rechner 96 wird die Gesamt-Ausstoßmenge der Stickoxide
berechnet und ein Signal wird der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 97 eingegeben, in der die
zuzuführende Ammoniakmenge auf der Grundlage einem vorher
von der Verhältnis-Einstelleinrichtung 97 eingestellten
Ammoniak/Stickoxid-Verhältnisses bestimmt wird.
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Dann wird der Ausgang von der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 97 als ein
Ammoniak-Flußratensignal der Steuereinrichtung 98 für die
Ammoniak-Flußrate eingegeben, die den EIN-AUS-Zustand des
Ammoniak-Steuerventils 89 steuert und die Ammoniakmenge
steuert, die in die Abgase gemischt wird, die in die
Reaktions-Vorrichtung 85 fließen.
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Über das Abgasrohr 83 fließen die Abgase von dem
Verteilerkopf 82 in die Reaktionsvorrichtung 85, die mit
einem Katalysator 99 beschickt ist.
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Über das Amoniak-Transportrohr 98 wird von dem
Ammoniak-Behälter 91 Ammoniak zugeführt und nachdem es
von dem Ammoniak-Steuerventil 89 auf eine optimale
Flußrate gesteuert wird, wird es mittels der
Ammoniak-Einspritzdüse 87 mit den Abgasen in dem
Abgasrohr 83 gemischt und je nach Anforderung durch eine
Gas-Zerstreuungsplatte 100 gemischt und zerstreut und
durch den Katalysator 99 geführt und reduziert dann, um
die Stickoxide in den Abgasen zu entfernen.
-
Dabei wird die zugeführte Ammoniakmenge proportional zur
Menge und zur Konzentration der Stickoxide in den Abgasen
bestimmt, die auf der Grundlage der Meßwerte für die
Feuchtigkeit der Ansaugluft, der
Kraftstoff-Verbrauchsmenge der Maschine und der
Temperatur der Zuführungsluft bestimmt wird, wodurch
Ammoniak bei einer genaueren, optimalen Menge zugeführt
werden kann, mit gutem Ansprechverhalten auf die
Gesamtmenge der Stickoxide in den Abgasen, und die
Stickoxide können immer mit einem hohen Wirkungsgrad
entsprechend der Maschinenlast entfernt werden und das
Rest-Ammoniak nach der Entfernung kann so weit wie
möglich verringert werden.
-
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein
Beispiel erläutert, aber die Erfindung ist nicht nur auf
das Beispiel beschränkt.
BEISPIEL
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Ein wabenartiger TiO&sub2; Katalysator, der 2 Gew.-% von
V&sub2;O&sub5; und 7 Gew.-% von WO&sub3; (3,2 mm Durchmesser
entsprechend 150 mm², 0,6 mm Zellenwand-Dicke und 450
mm Länge) enthielt, wurde in zwei Schichten im Format
6 x 6 in die Reaktions-Vorrichtung 85 in Verbindung mit
dem Abgasrohr 83 einer Dieselmaschine zur Erzeugung von
elektrischer Energie eingebracht.
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Der Rechner 96 und die Verhältnis-Einstelleinrichtung 97
wurden durch die Einrichtung 81 so betrieben, daß das
molare Verhältnis von Ammoniak/Stickoxiden 0,85 war und
das Ammoniak wurde in die Abgase in dem Abgasrohr
eingespritzt und die Maschine wurde betrieben, während
die Abgas-Verarbeitungsmenge von 3500 bis 5500 Nm³/hr
verändert wurde, die Abgas-Temperatur von 380 bis 430ºC
und die Stickoxid-Konzentration an dem Einlaß von 700 bis
950 ppm. In diesem Fall war das Denitrations-Verhältnis
82 bis 85% und die Ammoniak-Konzentration in den Abgasen
am Ausgang der Reaktions-Vorrichtung war 0,4 bis 1,1 ppm.
-
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß sich das
Verfahren hervorragend zur Entfernung von Stickoxiden mit
einem hohen Wirkungsgrad, mit einem geringen
Veränderungsbereich für das Denitrationsverhältnis und
mit extrem geringem Ammoniak-Ausstoß eignet, was sonst
eine sekundäre Umweltverschmutzung verursachen würde.
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Eine Abgas-Reinigungsvorrichtung 111, die mit einem in
Figur 10 gezeigten Maschinenhauptkörper 110 ausgerüstet
ist, stellt ein Beispiel dar, das zur Ausführung des
ersten und des sechsten Aspekts der vorliegenden
Erfindung entwickelt wurde, wobei sich ein
Leistungsmesser 112 oder eine leistungs-proportional
anzeigende Einrichtung 114 für eine angetriebene Maschine
113 an dem Maschinenhauptkörper 110 befindet, während
sich ein Abgas-Temperaturdetektor 117, ein Vorverdichter
118 zur Verdichtung von Ansaugluft und eine
Reaktions-Vorrichtung 119 an einem Abgasrohr 116 in
Verbindung mit in einen Verteilerkopf 115 befnden.
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Der Vorverdichter 118 besitzt einen bekannten
mechanischen Aufbau zur Verdichtung von einer Maschine
zugeführter Luft unter Verwendung des Drucks von Abgasen,
um eine Erhöhung der Maschinenleistung zu ermöglichen,
wobei eine Turbinenschaufel auf der Seite eines
Abgaskanals 120 und eine Gebläseschaufel auf der
Luftzuführungsseite mittels einer Welle verbunden sind
und wenn die Turbinenschaufel auf der Seite des
Abgas-Flußkanals 120 unter dem Druck der Abgase gedreht
wird, wird die Gebläseschaufel auf der
Luftzuführungsseite ebenfalls gedreht, um die Einlaßluft
für die Maschine zu komprimieren.
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Außerdem ist ein Ammoniak-Transportrohr 122 mit einer
Ammoniak-Einspritzdüse 121 verbunden, die sich in einem
Abgas-Flußkanal 120 in dem Abgasrohr 116 an der
stromaufwärts liegenden Seite des Vorverdichters 118
befindet und ein Ammoniak-Steuerventil 123 und ein
Ammoniak-Flußmesser 124 sind an einem
Ammoniak-Transportrohr 122 angeordnet und außerdem ist
ein Ammoniak-Behälter 125 mit dem Rohr 122 verbunden.
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Außerdem ist der Leistungsmesser 112 oder die
leistungs-proportional anzeigende Einrichtung 114, der
Abgas-Temperaturdetektor 117 und ein
Feuchtigkeits-Detektor 126 zur Messung der Feuchtigkeit
der Ansaugluft des Maschinenhauptkörpers 110 mit einem
Rechner 127 verbunden, der über eine
Verhältnis-Einstelleinrichtung 128 und einer
Steuereinrichtung 129 für die Ammoniak-Flußrate mit einem
Ammoniak-Steuerventil 123 verbunden ist.
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Das heißt, daß die jeweiligen Signale von dem
Kraftstoff-Flußmesser 112 oder der proportional
anzeigenden Einrichtung 114, dem Abgas-Temperaturdetektor
117 und dem Feuchtigkeits-Detektor 126 für die Ansaugluft
dem Rechner 127 im Ansprechen auf die Last des
Maschinenhauptkörpers 110 eingegeben werden. In dem
Rechner 127 wird die Gesamt-Ausstoßmenge der Stickoxide
berechnet und ein Signal wird der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 128 eingegeben, in der die
zuzuführende Ammoniakmenge auf der Grundlage eines durch
die Verhältnis-Einstelleinrichtung 128 vorher
eingestellten Ammoniak/Stickoxid-Verhältnisses bestimmt
wird.
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Außerdem wird der Ausgang der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 128 als ein
Ammoniak-Flußratensignal der Steuereinrichtung 129 für
die Ammoniak-Flußrate eingegeben, die den EIN-AUS-Zustand
des Ammoniak-Steuerventils 123 steuert und die
Ammoniakmenge steuert, die in die Abgase gemischt wird,
die über den Vorverdichter 118 in die
Reaktions-Vorrichtung 119 fließen.
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Die Abgase fließen von dem Verteilerkopf 115 über das
Abgasrohr 116, durch den Vorverdichter 118 in die
Reaktions-Vorrichtung 119, die mit einem Katalysator 130
beschickt ist.
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Von dem Ammoniak-Behälter 125 wird über das
Ammoniak-Transportrohr 122 Ammoniak zugeführt und nachdem
es durch das Ammoniak-Steuerventil 123 auf eine optimale
Flußrate gesteuert worden ist, wird es über die
Ammoniak-Einspritzdüse 121 in die Abgase in dem
Abgas-Flußkanal 120 an der stromaufwärts liegenden Seite
des Vorverdichters 118 gemischt, durch die
Turbinenschaufel des Vorverdichters 118 ausreichend mit
den Abgasen gemischt und gerührt, je nach Anforderung
durch eine Gas-Zerstreuungsplatte 131 gemischt und
zerstreut, tritt dann in die Reaktions-Vorrichtung 119
ein und läuft durch den Katalysator 130 und reduziert
dann, um die Stickoxide in den Abgasen zu entfernen.
-
Dann wird der zugeführte Ammoniakbetrag proportional zur
Menge und zur Konzentration der Stickoxide in den Abgasen
bestimmt, die auf der Grundlage der Meßwerte für die
Feuchtigkeit der Ansaugluft, der Maschinenleistung und
der Abgas-Temeperatur bestimmt werden, wodurch an die
stromaufwärts liegende Seite des Vorverdichters in den
Abgas-Flußkanälen Ammoniak mit einer genaueren, optimalen
Menge mit einem guten Ansprechverhalten auf die
Gesamtmenge der Stickoxide zugeführt werden kann und
während eines Durchlaufens durch den Vorverdichter
ausreichend und gleichmäßig gemischt und dann an die
Reaktions-Vorrichtung geführt werden kann.
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Dementsprechend können die Stickoxide ohne Behinderung
der Bewegung der Dieselmaschine und mit einem
verbesserten Reaktionswirkungsgrad in der
Reaktions-Vorrichtung im Ansprechen auf die Maschinenlast
immer wirksam entfernt werden und außerdem kann das
Rest-Ammoniak nach der Entfernung so weit wie möglich
unterdrückt werden.
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Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter
Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben, aber die
Erfindung ist nicht nur auf das Beispiel beschränkt.
BEISPIEL
-
Ein wabenartiger TiO&sub2; Katalysator, der 2 Gew.-% von
V&sub2;O&sub5; und 7 Gew.-% von WO&sub3; (3,2 mm Durchmesser
entsprechend 150 mm², 0,6 mm Zellenwand-Dicke und 450
mm Länge) enthielt, wurde in zwei Schichten im Format
6 x 6 in die Reaktions-Vorrichtung 119 in Verbindung mit
dem Abgasrohr 116 einer Dieselmaschine zur Erzeugung von
elektrischer Energie eingebracht.
-
Der Rechner 121 und die Verhältnis-Einstelleinrichtung
128 wurden durch die Einrichtung 111 so betrieben,, daß
das molare Verhältnis von Ammoniak/Stickoxid 0,85 war und
das Ammoniak wurde in die Abgase in dem Abgasrohr
eingespritzt und die Maschine wurde betrieben, während
die Abgas-Verarbeitungsmenge von 3500 bis 5500 Nm³/hr
verändert wurde, die Abgas-Temperatur von 380 bis 430ºC
und die Stickoxid-Konzentration an dem Einlaß von 700 bis
950 ppm.
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In diesem Fall war das Denitrations-Verhältnis 83 bis 86%
und die Ammoniak-Konzentration in den Abgasen am Ausgang
der Reaktions-Vorrichtung war 0,5 bis 1,0 ppm.
-
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß sich das
Verfahren hervorragend zur Entfernung von Stickoxiden mit
einem hohen Wirkungsgrad, mit einem geringeren
Veränderungsbereich für das Denitrationsverhältnis und
mit extrem geringem Ammoniak-Ausstoß eignet, was sonst
eine sekundäre Umweltverschmutzung verursachen würde, und
außerdem ist der Reaktionswirkungsgrad für den
denitrierenden Katalysator in der Reaktions-Vorrichtung
groß, da die Stickoxide in den Abgasen vorher ausreichend
und gleichmäßig gemischt werden und die Maschinenleistung
nicht verringert wird.
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Eine mit einem Maschinenhauptkörper 140 ausgerüstete und
in Figur 11 gezeigte Abgas-Reinigungsvorrichtung 141
stellt ein Beispiel dar, welches zur Ausführung des
zweiten und des sechsten AsPekts der vorliegenden
Erfindung entwickelt wurde, wobei sich ein
Leistungsmesser 142 oder eine leistungs-proportional
anzeigende Einrichtung 144 für eine angetriebene Maschine
143 an dem Maschinenhauptkörper 140 befindet, während
sich ein Abgas-Temperaturdetektor 147, ein Vorverdichter
148 zur Komprimierung von Ansaugluft und eine
Reaktions-Vorrichtung 149 an einem Abgasrohr 146 in
Verbindung mit einem Verteilerkopf 145 des
Maschinenhauptkörpers befinden.
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Der Vorverdichter 148 besitzt einen bekannten
mechanischen Aufbau zur Verdichtung von einer Maschine
zugeführter Luft, unter Verwendung des Drucks von
Abgasen, um einen Anstieg der Maschinenleistung zu
ermöglichen, wobei eine Turbinenschaufel auf der Seite
eines Abgas-Kanals 150 und eine Gebläseschaufel auf der
Seite der Luftzuführung mittels einer Welle verbunden
sind und wenn die Turbinenschaufel auf der Seite des
Abgas-Flußkanals 150 unter dem Druck der Abgase gedreht
wird, wird außerdem das Gebläseblatt auf der Seite der
Luftzuführung gedreht, um die Einlaßluft für die Maschine
zu verdichten.
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Außerdem ist ein Ammoniak-Transportrohr 152 mit einer
Ammoniak-Einspritzdüse 151 verbunden, die sich in einem
Abgas-Flußkanal 150 in dem Abgas-Rohr 146 an der
stromaufwärts liegenden Seite des Vorverdichters 148
befindet und ein Ammoniak-Steuerventil 153 und ein
Ammoniak-Flußmesser 154 sind an einem
Ammoniak-Transportrohr 152 angeordnet und außerdem ist
ein Ammoniak-Behälter 155 mit dem Rohr 152 verbunden.
Außerdem befindet sich ein Temperaturdetektor 157 für
Zuführungsluft an einem Zuführungsluftrohr 156 zur
Verbindung des Vorverdichters 148 mit dem
Maschinenhauptkörper 140.
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Außerdem sind der Leistungsmesser 142 oder die
leistungs-proportional anzeigende Einrichtung 144, der
Abgas-Temperaturdetektor 147, der
Zuführungsluft-Temperaturdetektor 157 und der
Feuchtigkeitsdetektor 158 zur Messung der Feuchtigkeit
von der Ansaugluft des Maschinenhauptkörpers 140 mit
einem Rechner 159 verbunden, der über eine
Verhältnis-Einstelleinrichtung 160 und eine
Steuereinrichtung 161 für die Ammoniak-Flußrate mit dem
Ammoniak-Steuerventil 153 verbunden ist.
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Das heißt, daß im Ansprechen auf die Last des
Maschinenhauptkörpers 140 jeweilige Signale von dem
Maschinen-Leistungsmesser 142 oder der proportional
anzeigenden Einrichtung 144, dem Abgas-Temperaturdetektor
147, dem Zuführungsluft-Temperaturdetektor 157 und dem
Ansaugluft-Feuchtigkeitsdetektor 158 in den Rechner 159
eingegeben werden. In dem Rechner 159 wird die
Gesamt-Ausstoßmenge der Stickoxide berechnet und ein
Signal wird der Verhältnis-Einstelleinrichtung 160
eingegeben, in der die zuzuführende Ammoniakmenge auf der
Grundlage eines vorher von der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 160 eingestellten
Ammoniak/Stickoxid-Verhältnisses bestimmt wird.
-
Dann wird der Ausgang von der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 160 als ein
Ammoniak-Flußratensignal der Steuereinrichtung 161 für
die Ammoniak-Flußrate eingegeben, die den EIN-AUS-Zustand
des Ammoniak-Steuerventils 153 steuert und die
Ammoniakmenge steuert, die in die Abgase gemischt wird,
die über den Vorverdichter 148 in die
Reaktions-Vorrichtung 149 fließen.
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Die Abgase fließen von dem Verteilerkopf 145 mittels des
Abgasrohres 146 durch den Vorverdichter 148 in die
Reaktions-Vorrichtung 149, die mit einem Katalysator 162
geladen ist.
-
Über das Ammoniak-Transportrohr 142 wird von dem
Ammoniak-Behälter 155 Ammoniak zugeführt und nachdem es
durch das Ammoniak-Steuerventil 153 auf eine optimale
Flußrate eingestellt worden ist, wird es mittels der
Ammoniak-Einspritzdüse 151 mit den Abgasen in dem
Abgas-Flußkanal 150 an der stromaufwärts liegenden Seite
des Vorverdichters 148 gemischt, durch die
Turbinenschaufel des Vorverdichters 148 ausreichend mit
den Abgasen gemischt und umgerührt und je nach
Anforderung durch eine Gas-Zerstreuungsplatte 143
gemischt und zerstreut, tritt dann in die
Reaktions-Vorrichtung 149 ein und wird durch den
Katalysator 162 geführt und reduziert, um dann die
Stickoxide in den Abgasen zu entfernen.
-
Dabei wird die zugeführte Ammoniakmenge proportional zur
Menge und zur Konzentration der Stickoxide in den Abgasen
bestimmt, die auf der Grundlage der Meßwerte für die
Feuchtigkeit der Ansaugluft, der Maschinenleistung und
der Abgastemperatur bestimmt worden ist, wodurch Ammoniak
mit einer genaueren, optimalen Menge, bei einem guten
Ansprechverhalten auf die Gesamtmenge der Stickoxide an
die stromaufwärts liegende Seite des Vorverdichters in
den Abgas-Flußkanälen zugeführt werden, im Verlauf des
Durchführens durch den Vorverdichter ausreichend und
gleichmäßig gemischt werden und dann in die
Reaktions-Vorrichtung geführt werden. Dementsprechend
können die Stickoxide immer im Ansprechen auf die
Maschinenlast ohne Behinderung der Bewegung der
Dieselmaschine und mit einem verbesserten
Reaktions-Wirkungsgrad in der Reaktions-Vorrichtung
entfernt werden und außerdem kann das Rest-Ammoniak nach
der Entfernung so niedrig wie möglich gehalten werden.
-
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter
Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben, aber die
Erfindung ist nicht nur auf das Beispiel beschränkt.
BEISPIEL
-
Ein wabenartiger TiO&sub2; Katalysator, der 2 Gew.-% von
V&sub2;O&sub5; und 7 Gew.-% von WO&sub3; (3,2 mm Durchmesser
entsPrechend 150 mm², 0,6 mm Zellenwand-Dicke und 450
mm Länge) enthielt, wurde in zwei Schichten im Format
6 x 6 in die Reaktions-Vorrichtung 149 in Verbindung mit
dem Abgasrohr 146 einer Dieselmaschine zur Erzeugung von
elektrischer Energie eingebracht.
-
Der Rechner 159 und die Verhältnis-Einstelleinrichtung
160 wurden durch die Einrichtung 141 so betrieben, daß
das molare Verhältnis von Ammoniak/Stickoxiden 0,85 war
und das Ammoniak wurde in die Abgase in dem Abgasrohr
eingespritzt und die Maschine wurde betrieben, während
die Abgas-Verarbeitungsmenge von 3500 bis 5500 Nm³/hr
verändert wurde, die Abgas-Temperatur von 380 bis 430ºC
und die Stickoxid-Konzentration an dem Einlaß von 700 bis
950 ppm.
-
In diesem Fall war das Denitrations-Verhältnis 84 bis 86%
und die Ammoniak-Konzentration in den Abgasen am Ausgang
der Reaktions-Vorrichtung war 0,5 bis 0,8 ppm.
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Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß sich das
Verfahren hervorragend zur Entfernung von Stickoxiden mit
einem hohen Wirkungsgrad, mit einem geringeren
Veränderungsbereich für das Denitrationsverhältnis und
mit einem extrem geringen Ammoniak-Ausstoß eignet,
welcher sonst eine sekundäre Umweltverschmutzung
verursachen würde, und außerdem ist der
Reaktions-Wirkungsgrad bei dem denitrierenden Katalysator
in der Reaktions-Vorrichtung hoch, da die Stickoxide in
den Abgasen vorher ausreichend und gleichmäßig gemischt
werden und die Maschinenleistung nicht verkleinert wird.
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Eine in Figur 12 gezeigte, mit einem Maschinenhauptkörper
170 ausgerüstete Abgas-Reinigungsvorrichtung 171 stellt
ein Beispiel dar, welches zur Ausführung der dritten und
der sechsten Aspekte der vorliegenden Erfindung
entwickelt wurde, wobei sich ein Vorverdichter 174 zur
Kompression von Ansaugluft und eine Reaktions-Vorrichtung
175 an einem Abgasrohr 173 in Verbindung mit einem
Verteilerkopf 172 des Maschinenhauptkörpers 170 befinden.
-
Der Vorverdichter 174 besitzt einen bekannten
mechanischen Aufbau zur Kompression von einer Maschine
zugeführter Luft unter Verwendung des Drucks von Abgasen,
um einen Anstieg der Maschinenleistung zu ermöglichen,
wobei eine Turbinenschaufel auf der Seite eines
Abgaskanals 176 und eine Gebläseschaufel auf der
Luftzuführungsseite über eine Welle verbunden sind und
wenn die Turbinenschaufel auf der Seite des
Abgas-Flußkanals 176 unter dem Druck der Abgase gedreht
wird, wird außerdem die Gebläseschaufel auf der
Luftzuführungsseite gedreht, um die Einlaßluft für die
Maschine zu verdichten.
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Außerdem ist ein Ammoniak-Transportrohr 178 mit einer
Ammoniak-Einspritzdüse 177 verbunden, die sich in einem
Abgas-Flußkanal 176 in dem Abgasrohr 172 an der
stromaufwärts liegenden Seite des Vorverdichters 174
befindet und ein Ammoniak-Steuerventil 179 und ein
Ammoniak-Flußmesser 180 sind an einem
Ammoniak-Transportrohr 178 angeordnet und außerdem ist
ein Ammoniak-Behälter 179 mit dem Rohr 178 verbunden.
-
Dabei sind ein vollständiger Flußmesser 182 zur Messung
der Verbrauchsmenge von Kraftstoff, der dem
Maschinenhauptkörper 170 zugeführt wird, der
Feuchtigkeitsdetektor 183 zur Messung der Feuchtigkeit
von Ansaugluft des Maschinenhauptkörpers 170 mit einem
Rechner 184 verbunden, der über eine
Verhältnis-Einstelleinrichtung 185 und eine
Steuereinrichtung 186 für die Ar&noniak-Flußrate mit dem
Ammoniak-Steuerventil 179 verbunden ist.
-
Das heißt, daß im Ansprechen auf die Last des
Maschinenhauptkörpers 170 jeweilige Signale von dem
Kraftstoff-Flußmesser 182 und dem
Ansaugluft-Feuchtigkeitsdetektor 183 dem Rechner 184
eingegeben werden. In dem Rechner 184 wird die
Gesamt-Ausstoßmenge der Stickoxide berechnet und ein
Signal wird der Verhältnis-Einstelleinrichtung 185
eingegeben, in der die zuführende Ammoniakmenge auf der
Grundlage eines vorher von der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 185 eingestellten
Ammoniak/Stickoxid-Verhältnisses bestimmt wird.
-
Dabei wird der Ausgang von der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 185 als ein
Ammoniak-Flußratensignal in die Steuereinrichtung 186 für
die Ammoniak-Flußrate eingegeben, die den EIN-AUS-Zustand
des Ammoniak-Steuerventils 179 steuert und die
Ammoniakmenge steuert, die in die Abgase gemischt wird,
die mittels des Vorverdichters 174 in die
Reaktions-Vorrichtung 175 fließen.
-
Abgase fließen von dem Verteilerkopf 172 über das
Abgasrohr 173 und durch den Vorverdichter 174 in die
Reaktions-Vorrichtung 175, die mit einem Katalysator 187
geladen ist.
-
Über das Ammoniak-Transportrohr 152 wird von dem
Ammoniak-Behälter 181 Ammoniak zugeführt und nachdem es
durch das Ammoniak-Steuerventil 179 auf eine optimale
Flußrate gesteuert worden ist, wird es mittels der
Ammoniak-Einspritzdüse 177 mit den Abgasen in dem
Abgas-Flußkanal 176 an der stromaufwärts liegenden Seite
des Vorverdichters 174 gemischt, durch die
Turbinenschaufel des Vorverdichters 174 ausreichend
gemischt und umgerührt und je nach Anforderung durch eine
Gas-Zerstreuungsplatte 188 gemischt und zerstreut, tritt
in die Reaktions-Vorrichtung 175 ein und wird durch den
Katalysator 187 geführt und reduziert dann, um die
Stickoxide in den Abgasen zu entfernen.
-
Dabei wird die zugeführte Ammoniakmenge Proportional zur
Menge und zur Konzentration der Stickoxide in den Abgasen
bestimmt, die auf der Grundlage der Meßwerte für die
Feuchtigkeit der Ansaugluft und der
Kraftstoff-Verbrauchsmenge der Maschine bestimmt werden,
wodurch Ammoniak bei einer genaueren, optimalen Menge und
mit einem guten Ansprechverhalten auf die Gesamtmenge der
Stickoxide an die stromaufwärts liegende Seite des
Vorverdichters in den Abgas-Flußkanälen zugeführt werden
kann und im Verlauf einer Durchführung durch den
Vorverdichter ausreichend und gleichmäßig gemischt: wird
und dann in die Reaktions-Vorrichtung fließt.
-
Dementsprechend können Stickoxide immer wirksam im
Ansprechen auf die Maschinenlast und ohne Behinderung der
Bewegung der Dieselmaschine und mit einem verbesserten
Reaktionswirkungsgräd in der Reaktions-Vorrichtung
entfernt werden und außerdem kann das Rest-Ammoniak nach
der Entfernung so niedrig wie möglich gehalten werden.
-
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter
Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben, aber die
Erfindung ist nicht nur auf das Beispiel beschränkt.
BEISPIEL
-
Ein wabenartiger TiO&sub2; Katalysator, der 2 Gew.-% von
V&sub2;O&sub5; und 7 Gew.-% von WO&sub3; (3,2 mm Durchmesser
entsprechend 150 mm², 0,6 mm Zellenwand-Dicke und 450
mm Länge) enthielt, wurde in zwei Schichten im Format
6 x 6 in die Reaktions-Vorrichtung 175 in Verbindung mit
dem Abgasrohr 173 einer Dieselmaschine zur Erzeugung von
elektrischer Energie eingebracht.
-
Der Rechner 184 und die Verhältnis-Einstelleinrichtung
185 wurden durch die Einrichtung 171 so betrieben, daß
das molare Verhältnis von Ammoniak/Stickoxiden 0,85 war
und das Ammoniak wurde in die Abgase in dem Abgasrohr
eingespritzt und die Maschine wurde betrieben, wäLrend
die Abgas-Verarbeitungsmenge von 3500 bis 5500 Nm³/hr
verändert wurde, die Abgas-Temperatur von 380 bis 430ºC
und die Stickoxid-Konzentration an dem Einlaß von 700 bis
950 ppm.
-
In diesem Fall war das Denitrations-Verhältnis 84 bis 86%
und die Ammoniak-Konzentration in den Abgasen am Ausgang
der Reaktions-Vorrichtung war 0,5 bis 1,0 ppm.
-
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß sich das
Verfahren hervorragend zur Entfernung von Stickoxiden mit
einem höheren Wirkungsgrad, mit einem geringeren
Veränderungsbereich für das Denitrationsverhältnis und
mit einem extrem geringem Ammoniak-Ausstoß eignet,
welcher sonst eine sekundäre Umweltverschmutzung
verursachen würde, und außerdem ist der
Reaktions-Wirkungsgrad bei dem denitrierenden Katalysator
in der Reaktions-Vorrichtung hoch, da die Stickoxide in
den Abgasen vorher ausreichend und gleichmäßig gemischt
werden und die Maschinenleistung ist nicht herabgesetzt.
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Eine in Figur 13 gezeigte, mit einem Maschinehauptkörper
190 ausgerüstete Abgas-Reinigungsvorrichtung 191 stellt
ein Beispiel dar, das zur Ausführung der vierten und der
sechsten Aspekte der vorliegenden Erfindung entwickelt
wurde, wobei sich ein Vorverdichter 194 zur Verdichtung
von Ansaugluft und eine Reaktions-Vorrichtung 195 an
einem Abgasrohr 193 in Verbindung mit einem Verteilerkopf
192 des Maschinenhauptkörpers 190 befinden.
-
Der Vorverdichter 194 besitzt einen bekannten
mechanischen Aufbau zum Verdichten von einer Maschine
zugeführter Luft unter Verwendung des Drucks von Abgasen,
um einen Anstieg der Maschinenleistung zu ermöglichen,
wobei eine Turbinenschaufel auf der Seite eines
Abgaskanals 196 und eine Gebläseschaufel auf der
Luftzuführungsseite mittels einer Welle verbunden sind
und wenn die Turbinenschaufel auf der Seite des
Abgas-Flußkanals 196 unter dem Druck der Abgase gedreht
wird, wird die Gebläseschaufel auf der
Luftzuführungsseite ebenfalls gedreht, um die Einlaßluft
für die Maschine zu verdichten.
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Außerdem ist ein Ammoniak-Transportrohr 198 mit einer
Ammoniak-Einspritzdüse 197 verbunden, die sich in einem
Abgas-Flußkanal 196 in dem Abgasrohr 193 an der
stromaufwärts liegenden Seite des Vorverdichters 194
befindet und ein Ammoniak-Steuerventil 199 und ein
Ammoniak-Flußmesser 200 sind an dem
Ammoniak-Transportrohr 198 angeordnet und außerdem ist
ein Ammoniak-Behälter 201 mit dem Rohr 198 verbunden.
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Dabei ist ein vollständiger Flußmesser 204 zur Messung
der Verbrauchsmenge von Kraftstoff, die dem
Maschinenhauptkörper 190 zugeführt wird, der
Feuchtigkeitsdetektor 205 zur Messung der Feuchtigkeit
von Ansaugluft des Maschinenhauptkörpers 190 mit einem
Rechner 206 verbunden, der über eine
Verhältnis-Einstelleinrichtung 207 und einer
Steuereinrichtung 208 für die Ammoniak-Flußrate mit dem
Ammoniak-Steuerventil 199 verbunden ist.
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Das heißt, daß im Ansprechen der Last des
Maschinenhauptkörpers 190 jeweilige Signale von dem
Kraftstoff-Flußmesser 204 und dem
Ansaugluft-Feuchtigkeitsdetektor 205 dem Rechner 206
eingegeben werden. In dem Rechner 206 wird die
Gesamt-Ausstoßmenge der Stickoxide berechnet und ein
Signal wird der Verhältnis-Einstelleinrichtung 207
eingegeben, in der die zuzuführende Ammoniakmenge auf der
Grundlage eines vorher von der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 207 eingestellten
Ammoniak/Stickoxid-Verhältnisses bestimmt wird.
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Dabei wird der Ausgang von der
Verhältnis-Einstelleinrichtung 207 als ein
Ammoniak-Flußratensignal der Steuereinrichtung 208 für
die Ammoniak-Flußrate eingegeben, die den EIN-AUS-Zustand
des Ammoniak-Steuerventils 199 steuert und die
Ammoniakmenge steuert, die mit den Abgasen gemischt wird,
die mittels des Vorverdichters 194 in die
Reaktions-Vorrichtung 195 fließen.
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Die Abgase fließen von dem Verteilerkopf 192 über das
Abgasrohr 193 und über den Vorverdichter 194 in die
Reaktions-Vorrichtung 195, die mit einem Katalysator 209
geladen ist.
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Von dem Ammoniak-Behälter 201 wird über das
Ammoniak-Transportrohr 198 Ammoniak zugeführt und nachdem
es durch das Ammoniak-Steuerventil 199 auf eine optimale
Flußrate gesteuert worden ist, wird es über die
Ammoniak-Einspritzdüse 197 mit den Abgasen in dem
Abgas-Flußkanal 196 an der stromaufwärts liegenden Seite
des Vorverdichters 194 gemischt, von der Turbinenschaufel
des Vorverdichters 194 mit den Abgasen ausreichend
gemischt und umgerührt und wie benötigt von einer
Gas-Zerstreuungsplatte 210 gemischt und zerstreut, tritt
in die Reaktions-Vorrichtung 195 ein und läuft durch den
Katalysator 109 und reduziert dann, um die Stickoxide in
den Abgasen zu entfernen.
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Dabei wird die zugeführte Ammoniakmenge proportional zur
Menge und zur Konzentration der Stickoxide in den Abgasen
bestimmt, die auf der Grundlage der Meßwerte für die
Feuchtigkeit der Ansaugluft, der
Kraftstoff-Verbrauchsmenge der Maschine und der
Zuführungslufttemperatur bestimmt werden, wodurch
Ammoniak an die stromaufwärts gelegene Seite des
Vorverdichters in den Abgas-Flußkanälen mit einer
genaueren, optimalen Menge und mit einem guten
Ansprechverhalten auf die Gesamtmenge der Stickoxide
zugeführt werden kann und im Verlauf des Durchlaufens
durch den Vorverdichter ausreichend und gleichmäßig
gemischt und dann an die Reaktions-Vorrichtung geführt
werden kann. Dementsprechend können Stickoxide irnrner
wirksam im Ansprechen auf die Maschinelast, ohne eine
Behinderung der Bewegung der Dieselmaschine und bei einem
verbesserten Reaktionswirkungsgrad in der
Reaktions-Vorrichtung entfernt werden und außerdem kann
das Rest-Ammoniak nach der Entfernung so weit wie möglich
herabgesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf ein
Beispiel beschrieben, aber die Erfindung ist nicht nur
auf dieses Beispiel beschränkt.
BEISPIEL
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Ein wabenartiger TiO&sub2; Katalysator, der 2 Gew.-% von
V&sub2;O&sub5; und 7 Gew.-% von WO&sub3; (3,2 mm Durchmesser
entsprechend 150 mm², 0,6 mm Zellenwand-Dicke und 450
mm Länge) enthielt, wurde in zwei Schichten im Format
6 x 6 in die Reaktions-Vorrichtung 195 in Verbindung mit
dem Abgasrohr 193 einer Dieselmaschine zur Erzeugung von
elektrischer Energie eingebracht.
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Der Rechner 206 und die Verhältnis-Einstelleinrichtung
297 wurden durch die Einrichtung 191 so betrieben, daß
das molare Verhältnis von Ammoniak/Stickoxiden 0,85 war
und das Ammoniak wurde in die Abgase in dem Abgasrohr
eingespritzt und die Maschine wurde betrieben, während
die Abgas-Verarbeitungsmenge von 3500 bis 5500 Nm³/hr,
die Abgas-Temperatur von 380 bis 430ºC und die
Stickoxid-Konzentration an dem Einlaß von 700 bis 950 ppm
verändert wurde.
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In diesem Fall war das Denitrations-Verhältnis 82 bis 85%
und die Ammoniak-Konzentration in den Abgasen am Ausgang
der Reaktions-Vorrichtung war 0,4 bis 1,1 ppm.
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Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß sich das
Verfahren hervorragend zur Entfernung von Stickoxiden mit
einem hohen Wirkungsgrad, mit einem geringeren
Veränderungsbereich für das Denitrationsverhältnis und
mit einem extrem geringem Ammoniak-Ausstoß eignet,
welcher sonst eine sekundäre Umweltverschmutzung
verursachen würde, und außerdem ist der
Reaktions-Wirkungsgrad bei dem denitrierenden Katalysator
in der Reaktions-Vorrichtung hoch, da die Stickoxide in
den Abgasen vorher ausreichend und gleichmäßig gemischt
werden und die Maschinenleistung nicht verringert wird.
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Die Form des in der vorliegenden Erfindung verwendeten
Katalysators kann eine plättchenartige, kugelförmige,
körnige, plattenartige, röhrenförmige, wabenartige Form,
etc. umfassen.
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Insbesondere wird die wabenartige (zellenförmige) Form
bevorzugt, da die erforderliche Katalysatormenge aufgrund
eines großen geometrischen Oberflächenbereichs und eines
niedrigen Druckverlusts in der Katalysatorschicht
verkleinert werden kann.
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Keine besonderen Beschränkungen existieren für die in der
vorliegenden Erfindung verwendeten
Katalysatorzusammensetzungen und ein Katalysator, der
hauptsächlich Titan umfaßt oder ein Katalysator vom
Zeolit-Typ, wird bevorzugt.
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Insbesondere kann ein bevorzugtes Ergebnis mit einem
Katalysator vorgesehen werden, der ein Titan enthaltendes
Oxid als den Zusatz A mit 60 bis 99,5 Gew.-% und ein Oxid
aus wenistens einem Element ausgewählt aus der Gruppe,
die aus Vanadin, Wolfram, Molybdän, Mangan, Kupfer,
Eisen, Kobalt, Cerium und Zinn als den Zusatz B im
Bereich von 0,5 bis 40 Gew.-% umfaßt.
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Ein bevorzugtes Ergebnis kann durch ein Oxid vorgesehen
werden, welches Titan als den Katalysator-Zusatz A umfaßt
und dies kann beispielsweise Titan-Oxid, ein
Zweikomponentenoxid aus Titan und Silizium (im fo].genden
als TiO&sub2;-SiO&sub2; bezeichnet), ein Zweikomponentenoxid
aus Titan und Zirkon, ein Dreikomponentenoxid, das Titan,
Silizium und Zirkon umfaßt, etc. umfassen. Ein
bevorzugtes Ergebnis kann mit dem spezifischen
Oberflächenbereich des Zusatzes A von größer als
10m²/g, insbesondere größer als 20m²/g erreicht
werden.
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Für das in der vorliegenden Erfindung verwendete
Reduktionsmittel kann Ammoniakgas, flüssiges Ammoniak und
andere Harnstoffe, sowie Ammoniaksalz, wie beispielsweise
Ammoniaknitrat, verwendet werden, das bei Wärmezerfall
Ammoniak freisetzt. Die bezüglich der Aufgabe der
vorliegenden Erfindung ausgestoßenen Abgase von einer
Dieselmaschine umfassen gewöhnlicherweise eine
Zusammensetzung, die 10 bis 1000 ppm Ammoniak, 2 bis 21
Volumen-% Sauerstoff, 5 bis 15 Gew.-% gasförmige
Kohlenstoffedioxide, 5 bis 15 Volumen-% mit Wassergehalt,
0,02 bis 1 g/Nm³ Ruß und ungefähr 200 bis 3000 ppm
Stickoxid enthalten. Jedoch bestehen keinerlei besondere
Beschränkungen für den Bereich der Zusammensetzung,
vorausgesetzt daß es sich bei ihnen um Abgase handelt,
die von Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise
Dieselmaschinen oder Gasmaschinen ausgestoßen werben.
Bezüglich der Verarbeitungsbedingung wird eine
Reaktions-Temperatur von 150 bis 650ºC, insbesondere 200
bis 600ºC bevorzugt.
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Die räumliche Gasgeschwindigkeit liegt vorzugsweise in
einem Bereich von 2000 bis 100000 hr&supmin;¹, insbesondere
5000 bis 50000 hr&supmin;¹.
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Die bevorzugte Zusatzmenge von Ammoniak liegt bei 0,3 bis
1,2 Volumenteilen auf der Grundlage eines Volumenteils
der Stickoxide und sie wird vorzugsweise bei einem
molaren Verhältnis von Ammoniak/Stickoxid von weniger als
1 verwendet, da es normalerweise erforderlich ist, das
nicht reagierte Ammoniak so niedrig wie möglich zu
halten.
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Vorteilhafte Wirkungen, die gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten werden, sind folgende:
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(1) Stickoxide können bei einem hohen Pegel mit einem
hohen Wirkungsgrad mit einem schnellen
Ansprechverhalten auf eine abrupte Änderung der
Stickoxidmenge zusammen mit der abrupten Änderung der
Abgaseigenschaft und Änderung der Maschinenlast
entfernt werden und außerdem kann die Ammoniakmenge
in den freigesetzten Abgasen zusammen mit den Abgasen
nach der Entfernung der Stickoxide minimiert werden,
wodurch somit keine Beunruhigung für eine sekundäre
Umweltverschmutzung verursacht wird und große
praktische Vorzüge geschaffen werden.
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(2) Die obige Wirkung kann durch zwei Meßfaktoren
erhalten werden, die die Feuchtigkeit der Ansaugluft
als einen besonderen Faktor und einen ausgewählten
Faktor umfaßt, was zur Leistungseinsparung der
Vorrichtung wirksam ist.
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(3) Da kein zusätzlicher Druckverlust bei der
Dieselmaschine verursacht wird, wird keine
Herabsetzung der Leistung der Dieselmaschine
verursacht.
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(4) Da die Größe der Einspritzdüse von der
Ammoniak-Zuführungsöffnung beliebig gewählt werden
kann, werden Bedenken hinsichtlich der Verstopfung
der Einspritzdüse aufgrund von Staubpartikeln in den
Abgasen beseitigt und die Wartung, wie beispielsweise
die Reinigung, ist nicht mehr erforderlich.