DE8803103U1

DE8803103U1 - Vorrichtung zum Eindüsen eines Reaktionsgases in einen Gasstrom

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Publication number: DE8803103U1
Application number: DE8803103U
Authority: DE
Original assignee: Deutsche Babcock Anlagen AG
Current assignee: Deutsche Babcock Anlagen AG
Priority date: 1988-03-08
Filing date: 1988-03-08
Publication date: 1988-04-28

Description

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Krefeld, den 03.03.88

97-PAT - PL/Pe - A 88/04 GM

DEUTSCHE BABCOCK ANLAGEN AKTIENGESELLSCHAFT

4200 Oberhausen 1

Vorrichtung zum Eindüsen eines Reaktionsaasea in einen Gasstrom

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Eindüsen eines Reaktionsgases in einen Gasstrom, insbesondere zum Eindüsen von Ammoniak in einen Rauchgasstrom, gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

, . Bei der Entstickung von Rauchgasströmen ist wichtig, daß auf dem gesamten Querschnitt des Rauchgaskanals die Menge des zugegebenen Ammoniaks stöchiometrisch genau der Menge des durchfließenden Stickoxids entspricht. Entsteht örtlich ein Ammoniak-Überschuß, so wird dieser bei der katalytisch unterstützten Reaktion nicht völlig abgebaut. Die unerwünschte Folge ist, daß der gereinigte Rauchgasstrom noch Ammoniak enthält. Bei örtlichem Ammoniak-Unterschuß ist die Stickoxid-Minderungsrate entsprechend schlechter.

Durch die DE-OS 27 33 356 ist schon eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 angegebenen Gattung bekannt geworden, die aus einem einlagigen Gitter von Düsenröh£#n besteht, aas den Ouerschnitt dö§ Rauchgaskanal« gleichmäßig ausfüllt. Die Düsenrohre durchdringen eine Wand des annähernd quadratischen Rauchgaskanals und sind gemeinsam an einen außerhalb des Rauchgaskanals liegenden Verteiler für das Reaktionsgas angeschlossen.

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Obwohl die Düsen gleichmäßig über den ganssen Querschnitt verteilt sind, ist es mit dieser Vorrichtung in der Regel nicht möglich, auf dem ganzen Kanalquerschnitt das stöchiometrische Mengenverhältnis einzuhalten. Der erste Grund dafür besteht darin, daß die Geschwindigkeitsverteilung des Rauchgasstromes nicht gleichmäßig ist. An den Stellen des Querschnitts, an denen die Strömungsgeschwindigkeit besonders hoch ist, ist auch der Stickoxid-Mengenstrom und somit auch der Ammoniakbedarf besonders hoch. Der zweite Grund besteht darin, daß das Stickoxid im Rauchgasstrom ungleichmäßig verteilt ist. Stickoxidreiche Strähnen haben naturgemäß einen erhöhten Ammoniakbedarf. Selbst wenn der Rauchgasstrom hinsichtlich Geschwindigkeit und Stickoxidkonzentration völlig homogen wäre, so wäre es mit der bekannten Vorrichtung kaum möglich, das Ammoniak auf dem ganzen Querschnitt gleichmäßig zuzugeben. Denn das Ammoniakgas ändert auf dem Weg durch die einzelnen Düsenrohre erheblich seine Dichte. Die Folge ist, daß der pro Düse austretende Massenstrom am Ende des Düsenrohres wesentlich geringer ist als an der Eirctrittsseite.

A Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Schutzanspruches 1 angegebenen Gattung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln die Einhaltung eines gleichmäßigen Mengenverhältnisses auf der ganzen Querschnittsfläche erleichtert.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Schutzanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

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Das im Rauchgaskanal stromaufwärts von den Düsensohren angeordnete System der Zuleitungsrohre hat zusammen mit dem ,, von den Düsenrohren gebildeten Gitter eine vergleichmMßi-

gende Wirkung auf den Rauchgasstrom. Dabei tritt zwar ein 5 an sich unerwünschter Druckverlust auf. überraschenderweise hat sich aber gezeigt, daß bei gleichem Gesamtdruckverlust die Vergleichmäßigung der Rauchgasgeschwindigkeit weit besser ist, als bei einem einlagigen Gitter aus DUsenrohren. Da das Reaktionsgas zuerst die Zuleitungsrohre passieren muß, wird es aufgeheizt, so daß das in den Düsenrohren auftretende Temperaturgefälle nahezu ausgeschaltet wird.

In den Ansprüchen 2 bis 4 sind bevorzugte bauliche Merkmale '' 15 der Neuerung angegeben.

Gemäß den Ansprüchen 5 und 6 wird vor allem für den Einsatz

in staubbeladenen Rauchgasströmen empfohlen, die Rohre mit einem Verschleißschutz zu versehen.
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Die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 verbessern die Gleichrichtung .

Das Merkmal des Anspruchs 9 trägt zur Erhöhung der Stabilitat bei und ermöglicht eine einfache, leicht lösbare Aufhängung in einem Rauchgaskanal.

Das Merkmal des Anspruchs 10 ermöglicht in einfacher Weise eine Anpassung der Reaktionsgasmengenströme an eine inhonsugene Verteilung des Stickoxids. Dieses Merkmal is* ^n* bei herkömmlichen Vorrichtungen zum Eindüsen von Reaktionsgas mit Vorteil anwendbar. Daher wird für dieses Merkmal anch selbständiger Schutz beansprucht.

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Die Ansprüche 11 und 12 betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen .

&rgr; Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Neuerung anhand

eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels. 5

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht.

Figur 2 zeigt einen Schnitt gemäß Linie II/II der Figur 1. Figur 3 zeigt eine Dranfsicht.

Figur 4 zeigt in größerem Maßstab eine Einzelheit. Figur 5 zeigt verschiedene Gruppierungen von Löchern unterschiedlicher Größe in einer Darstellung ähnlich einer Abwicklung, jedoch nicht maßstäblich.

Die Vorrichtung ist aus mehreren untereinander gleichen,

etwa haarnadelförmigen Elementen aufgebaut, von denen jedes aus einem Düsenrohr 1, einem dazu parallelen Zuleitungsrohr 2 und einem Verbindungsrohr 3 besteht, das mit dem Düsenrohr 1 und dem Zuführungsrohr 2 rechtwinklig verschweißt ist. Das Düsenrohr ist auf der Seite, die dem Zuleitungsrohr 2 abgekehrt ist, mit einer Anzahl von Düsen 4 bestückt, die nahezu auf seiner ganzen Länge in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Die Düsenachsen sind parallel gerichtet und rechtwinklig zur Achse des Düsenrohre 1. Die Düsenrohre 1 und die Zuleitungerohre 2 durchdringen in der Nähe ihrer mit Planschen 5, 6 versehenen freien Enden ein ebenes Blech 7 und sind mit diesem über eine Verstärkungsleiste 8 verschweißt. Das Düsenrohr 1 1st auf der von den Düsen 4 abgewandten Seite von einem dachartig angeordneten

Winkelprofil 9 abgedeckt, das von dem Blech 7 bis zu dem

Ende reicht, an dem das Verbindungerohr 3 angeschweißt ist. In der gleichen Weise ist da« Zuleitungerohr 2 von einem Winkelprofil 10 abgedeckt,, und sswar auf der Sei te, die dem

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Düsenrohr 1 abgekehrt ist. Die schmale Spalte zwischen dem Blech 7 und den ihm zugekehrten Enden der Winkelprofile 9, 10 sind durch Winkel 11, 12 überdeckt, die an dem Blech 7 angeschweißt sind, um Erosion an den ungeschützten Rohren 1, 2 zu vermeiden. Durch Querstangen 13 in Gestalt von dachartig angeordneten Winkelprofilen, die mit den Winkelprofilen 10 der Zuleitungsrohre 2 verschweißt sind, sind die haarnadelförmigen Elemente zu einer starren Einheit miteinander verbunden. Die Düsenrohre 1 und die Zuleitungsrohre 2 liegen in zueinander parallelen Ebenen. Dabei überdeckt das aus den Zuleitungsrohren 2 und den Querstangen 13 gebildete rechtwinklige Gitternetz die gesamte Fläche des aus den Düsenrohren 1 bestehenden Gitters. Die Ebene der Zuleitungsrohre 2 hat von der Ebene der Düsenrohre 1 einen Abstand, der annähernd dom doppelten Abstand benachbarter Düsen 4 entspricht. Zwischen den Verbindungsrohren 3 sind Querstücke 14 eingeschweißt, die zum Beispiel aus massivem Rundstahl bestehen.

In jedem Düsenrohr 1 liegt mit geringem Spiel ein Innenrohr 15. Dieses ist mit insgesamt acht achsenparallelen Lochreihen versehen, die in gleichmäßigen Winkelabständen von 45° angeordnet sind. Jede Lochreihe hat eine mit der Anzahl der Düsen 4 übereinstimmende Anzahl von Löchern 16. Die Abstän de der Lochmittelpunkte stimmen genau mit den Achsabständen der Düsen 4 überein. In den einzelnen lochreihen sind Löcher verschiedener Größe in unterschiedlicher Reihenfolge gruppiert. Dies wird durch Figur 5 veranschaulicht. In der obereten Reihe sind an beiden Enden große Löcher erkennbar; zur Mitte hin nimmt der Lochdurchmesser ab. In der zweiten Reihe nimmt dagegen der Lochdurchmeeser von den beiden Enden zur Mitte hin zu. In der dritten und vierten Reihe sind Gruppierungen dargestellt/ bei denen die Lochgröße von dem

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einen zum anderen Ende hin zu- bzw. abnimmt. In der fünften Reihe sind alle Löcher gleich groß, ebenso in der sechsten Reihe. Es versteht sich, daß noch weitere Gruppierungen möglich sind. Auf dem Innenrohr 15 sitzen an den Stellen, an denen die Löcher 16 angebracht sind, Ringe 17. Die Ringe 17 haben die Aufgabe, einerseits als Versteifungselemente eine einfache Bearbeitung (Bohrung) zu ermöglichen, andererseits als Dichtungsringe Durchmessertoleranzen der Düsenrohre 1 auszugleichen. Das freie Ende des Innenrohres ist durch eine Platte 18 verschlossen, deren Durchmesser mit dem Durchmesser des Flansches 6 übereinstimmt. Flansch 6 und Platte 18 sind je mit einem Kranz von Bohrungen 19 versehen, die ebenso wie die Lochreihen des Innenrohres 15 in Wir*kelabständen von 45° angeordnet sind.

Die Vorrichtui.jf kann nach Art einer Schublade in einen Rauchgaskanal eingeschoben werden. Im eingebauten Zustand bildet das Blech 7 einen Teil der Wand des Rauchgaskanals. Die Querstücke 14 sind - wie in Figur 1 angedeutet - in gabelartigen Defestigungsorganen 20 eingehängt, die an der Wand 21 des Rauchgaskanals befestigt sind. Die Zuleitungsrohre 2 sind an einer Ammoniakleitung angeflanscht. Die Richtung des Rauchgasstromes wird durch einen Pfeil 22 symbolisiert.

Bei jedem DUsenrohr 1 wird das Innenrohr 15 durch Drehen der Platte 18 in die Stellung gebracht, bei der die mit den Düsen 4 fluchtende Lochreihe am besten der durch Messungen ermittelten Verteilung des Stickoxide entspricht. Wenn zum Beispiel die Verteilung des Stickoxids völlig gleichmäßig

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.ist, werden sämtliche Innenrohre 15 in die Stellung gebracht, bei der die aus gleich großen Löchern bestehenden Lochreihen sich mit den Düsen 4 decken. Wenn aber ein Konzentrationsgefälle von der einen Seite zur anderen Seite festgestellt wird, dann kann dem dadurch Rechnung getragen werden, daß für einige oder alle Innenrohre 15 die Lochreihen gemäß Reihe 3 der Figur 5 mit den Düsen 4 zur Deckung gebracht wird. Die Innenrohre 15 werden in der optimalen Stellung fixiert, indem man die Platte 18 mit dem Flansch 6 verschraubt.

Claims

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Krefeld, den 03.03.88

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Sctiut zansprüche

1. Vorrichtung vom Eindüsen eines Reaktionsgases in einen Gasstrom, insbesondere zum Eindüsen von Ammoniak in einen Rauchgasstrom zwecks selektiver katalytischer Reduktion von Stickoxiden,

mit mehreren parallel in gleichmäßigen Abständen in einer Eben^ angeordneten Düsenrohren, von denen jedes mit einer Anzahl von gleichgerichteten Düsen bestückt ist, die über die Länge des Düsenrohres verteilt und senkrecht zu der Ebene ausgerichtet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Düsen (4) abgewandten Seite der Ebene ein System von parallelen Zuleitungsrohren (2) angeordnet ist, die über Verbindungsrohre (3) an die Düsenrohre (1) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsrohre (2) in einer zur Ebene der Dtt senrohre (1) parallelen Ebene liegen«

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Zuleitungsrohre (2) von der Ebene der Düsenrohre (1) einen Abstand (a) hat, der dem einfachen bis achtfachen, vorzugsweise dem doppelten bis vier-

S fachen, Abstand zweier benachbarter Düsen (4) entspricht.

4. Vorrichtung na'>*h einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Düsenrohr (1) mit einem Zu leitungsrohr (2) und einem Verbindungsrohr (3) zu ei nem haarnadelförmigen Element verschweißt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (1) auf der den Düsen

(4) abgewandten Seite mit einem dachartig angeordneten Winkelprofil (9) abgedeckt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungsrohr (2) auf der Bbe ne der Düsenrchre (1) abgekehrten Seite mit einem dach artig angeordneten Winkelprofil (10) abgedeckt ict.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Querstangen (13), die mit den Zulei- tungsrohren (2) fest verbunden sind und mit ihnen ein rechtwinkliges Gitternetz bilden.

8. Vorrichtung nach Anepruch 7, daduich gekennzeichnet, daß die Queretangen (13) Winkelprofile sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8/ gekennzeichnet durch QueretUcke (14) zwischen je zwei Verbindungerohren (3).

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11. Vorrichtung naah Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Innenrohr (15) an den Stellen, an denen die Löcher (16) angebracht sind, Ringe (17) sitzen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des DUsenrohres (1) ein Flansch (5) und an dem entsprechenden Ende des Innenrohres (15) eine Platte (18) angeschweißt ist und daß der Flansch (5) und die Platte (18) in Winkelabständen, die mit den Winkelabständen der Lochreihen übereinstimmen, Bohrungen (19) für Schr&uben aufweisen.