JP4886249B2 - 固形の尿素ペレットからアンモニアを発生させるための装置および方法 - Google Patents
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- 蓄え容器(1)内に蓄えられた固形の尿素ペレットからアンモニアを発生させるための装置において、連続して配置された以下の部分装置、つまり、
a)ペレット調量装置(7)と、
b)ペレット加速器(8)と、
c)ペレットショット通路(9)と、
d)アンモニア反応器(11)と
が設けられており、該アンモニア反応器(11)が、
d1)尿素ペレットをショット送入するための室またはゾーン(10)と、
d2)自由ショット区間の端部に配置されたペレット衝突壁(12)と、
d3)尿素蒸発装置(13)と、
d4)加水分解触媒(14)と
を備えており、
尿素ペレットが、ペレット調量装置(7)によって蓄え容器(1)から、調整された量/個数で取出し可能であり、ペレット加速器(8)に搬送可能であり、該ペレット加速器(8)によって内部で機械的に高い速度に加速可能であり、その後、ペレット加速器(8)からペレットショット通路(9)を介してアンモニア反応器(11)内にショット送入可能であり、該アンモニア反応器(11)内でショット区間の端部でそこのペレット衝突壁(12)において多数の破片に粉砕可能であり、すぐ続いて、該ペレット破片が、尿素蒸発装置(13)によって、アンモニア(NH3)とイソシアン酸(HNCO)とを含有したガス混合物に変換可能であり、次いで、該ガス混合物が、水蒸気と一緒に加水分解触媒(14)を通して案内可能であり、この場合、イソシアン酸が、アンモニアと二酸化炭素とに変換可能であることを特徴とする、固形の尿素ペレットからアンモニアを発生させるための装置。 - アンモニア反応器(11)が、内燃機関またはガスタービンまたはバーナの排ガス管路(15)の内部にまたは外部に配置されている、請求項1記載の装置。
- アンモニア反応器(11)が、排ガス管路(15)の外部に配置されている場合に、アンモニア反応器(11)に、排ガス管路(15)とアンモニア反応器(11)との間で延びる、該アンモニア反応器(11)の室もしくはゾーン(10)内に開口した、制御弁(22)を装備した供給管路(21)を介して、排ガス管路(15)から、調整された量で分岐された排ガス部分流が供給可能であり、該排ガス部分流の残水蒸気成分が、アンモニア反応器(11)内で加水分解触媒(14)の通流時に、尿素粒子の熱分解時に生ぜしめられたイソシアン酸(HNCO)をアンモニア(NH3)と二酸化炭素(CO2)とに変換するために一緒に働くようになっており、制御弁(22)が、電子的な調整・制御ユニット(ECU)の命令によって適宜に調整可能である、請求項2記載の装置。
- アンモニア反応器(11)が、排ガス管路(15)の外部に配置されている場合に、排ガスバイパス管路(15/2)の内部に配置されており、該排ガスバイパス管路(15/2)を介してアンモニア反応器(11)に、調整された量で排ガス部分流が供給可能であり、該排ガス部分流の残水蒸気成分が、アンモニア反応器(11)内で加水分解触媒(14)の通流時に、尿素粒子の熱分解時に生ぜしめられたイソシアン酸(HNCO)をアンモニア(NH3)と二酸化炭素(CO2)とに変換するために一緒に働くようになっており、分岐される排ガス部分流の量を調整するために、排ガスバイパス管路(15/2)の入口(15/3)に配置された、電子的な調整・制御装置(ECU)から調整可能な遮断・通過機構(15/5)が設けられている、請求項2記載の装置。
- アンモニア反応器(11)が、排ガス管路(15)の内部に配置されている場合に、少なくともほぼ同軸的なハウジング(23)内に少なくとも加水分解触媒(14)を有していて、流れ方向で見て該加水分解触媒(14)の前方に尿素蒸発装置(13)も有しており、ハウジング(23)が、排ガス管路(15)内で排ガス部分流によって外側で通過可能であり、残りの排ガス部分流によって内側で通流可能であり、該残りの排ガス部分流の残水蒸気成分が、尿素粒子の熱分解時に生ぜしめられたイソシアン酸(HNCO)をアンモニア(NH3)と二酸化炭素(CO2)とに変換するために一緒に働くようになっている、請求項2記載の装置。
- アンモニア反応器(11)が、排ガス管路(15)の内部に配置されている場合に、該排ガス管路(15)の一部もしくは一区分によって形成されたハウジング(23)内に配置されており、加水分解触媒(14)が、ハウジング(23)の全横断面にわたって延びていて、したがって、全排ガス流によって通流可能であり、したがって、該全排ガス流の残水蒸気成分が、尿素粒子の熱分解時に生ぜしめられたイソシアン酸(HNCO)をアンモニア(NH3)と二酸化炭素(CO2)とに変換するために完全に使用可能である、請求項2記載の装置。
- 尿素ペレットが、蓄え容器(1)から重力によって導出可能であり、このために、該蓄え容器(1)の出口(5)が、その最深の箇所で、1つの尿素ペレットの案内される個別出口に直径に関して適合された出口管を有しているかまたは複数の尿素ペレットの同時の出口に適合された幅と、同時に放出したい尿素ペレットの個数×直径に適合された長さとを有している、請求項1記載の装置。
- ペレット調量装置(7)が、そのペレット入口(25)で、蓄え容器(1)のペレット出口(5)に下方で形状適合されて続いている、請求項1または7記載の装置。
- ペレット調量装置(7)が、ハウジング(26)内に、ペレット入口(25)の近傍を走行するエンドレスな搬送ベルト(27)を有しており、該搬送ベルト(27)が、調整・制御ユニット(ECU)から電子的に回転数調整される電動モータ(29)を介して駆動可能であり、搬送ベルト(27)によって、ペレット入口(25)を介して供給された尿素ペレットが、案内路(31)に沿って、該案内路(31)の端部に付与された変向機構(32)に搬送可能であり、該変向機構(32)によって個々に連続して出口通路(33)内に供給可能であり、該出口通路(33)を介して個々に調量装置(7)から導出可能である、請求項1または8記載の装置。
- ペレット調量装置(7)の出口通路(33)にペレット加速器(8)が、供給された尿素ペレットの個別入口に対して設計された入口通路(34)で続いている、請求項1または9記載の装置。
- ペレット加速器(8)が、調量された尿素ペレットの個別入口のための入口通路(34)を備えたハウジング(35,36)と、内部に電気機械的なペレット加速装置(34)とを有しており、該ペレット加速装置(34)によって、供給された各尿素ペレットが、最高100m/sのオーダ内の速度に加速可能であり、その後、該速度で尿素ペレットが、出口(46,47)を介してペレット加速器(8)のハウジング(35,36)から後続のショット通路(9)内にならびに該ショット通路(9)を介して引き続き案内されてアンモニア反応器(11)内にショット送入可能である、請求項1または10記載の装置。
- ペレット加速装置(8)が、中心でハウジング(35,36)内に支承された円形のディスク(40)から成っており、該ディスク(40)が、調整・制御ユニット(ECU)から電子的に回転数調整される電動モータ(39)によって駆動可能であり、上面に、螺線状に中心から外側の縁部に延びる壁(41,42)によって仕切られた少なくとも1つの加速通路(43,44)を有しており、該加速通路(43,44)の、中心に近い内側領域の上方に入口通路(34)が開口している、請求項11記載の装置。
- 螺線状の1つの加速通路(43,44)を仕切る壁(41,42)が、複数の円弧および/または対数曲線および/または一貫して正の傾きを備えた曲線から成る経過を有している、請求項12記載の装置。
- ペレット加速器(8)のハウジング(35,36)内に、回転するディスク(40)を取り囲んで該ディスク(40)の上面の加速通路(43,44)の高さに、部分的に周方向に延びる溝状の出口通路(45)が付与されており、該出口通路(45)から管状の出口通路(47)が接線方向に分岐しており、該出口通路(47)にショット通路(9)が続いている、請求項13記載の装置。
- ショット送入されたペレットが高い速度で衝突するペレット衝突壁(12)が、その表面で、可能な限り多くのかつ極めて小さな個別部分への衝突した尿素ペレットの破砕を助成するように構造化されているかまたは形成されている、請求項1から14までのいずれか1項記載の装置。
- ペレット調量装置(7)内の搬送ベルト(27)の回転数調整と、ペレット加速器(8)の、回転するディスク(40)の回転数調整とが、アンモニア反応器(11)内にショット送入したい、要求に最適化された量/個数の尿素ペレットの意味で互いに正確に調和されており、両回転数が、コンピュータ支持されて作業する電子的な制御・調整装置(ECU)によって設定されるようになっており、この場合、ペレット調量装置(7)のモータ(29)の回転数だけが変化するようになっており、これに対して、ペレット加速器(8)のモータ(39)の回転数が、コンスタントな高さで16000rpmに保たれるようになっている、請求項1から15までのいずれか1項記載の装置。
- 蓄え容器(1)内に蓄えられた固形の尿素ペレットからアンモニアを発生させるための方法において、以下の方法ステップ、つまり、尿素ペレットを、ペレット調量装置(7)によって蓄え容器(1)から、調整された個数/量で取り出し、ペレット加速器(8)に搬送し、該ペレット加速器(8)によって内部で機械的に高い速度に加速させ、その後、ペレット加速器(8)からペレットショット通路(9)内にかつ該ペレットショット通路(9)を介して引き続き案内してアンモニア反応器(11)内にショット送入し、該アンモニア反応器(11)内でショット区間の端部でそこのペレット衝突壁(12)において多数の破片に粉砕し、すぐ続いて、該ペレット破片が、尿素蒸発装置(13)によって、アンモニア(NH3)とイソシアン酸(HNCO)とを含有したガス混合物に変換可能であり、次いで、該ガス混合物を、水蒸気と一緒に加水分解触媒(14)を通して案内し、この場合、イソシアン酸をアンモニアと二酸化炭素とに変換することを特徴とする、固形の尿素ペレットからアンモニアを発生させるための方法。
- 当該方法の終了時に加水分解触媒(14)の出口に付与された、アンモニアを含有したガス混合物を、次いで、その規定通りの後続の使用に相応して、アンモニア反応器(11)に後置された装置、機器または設備に供給する、請求項17記載の方法。
- 前記装置、前記機器または前記設備が、SCR触媒(19)である、請求項18記載の方法。
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