DE102021116523A1 - Process and plant for utilizing landfill gas - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Deponiegas, wobei ein organische Siliziumverbindungen enthaltender Deponiegasstrom (2) einer ersten Reinigungsstufe (3) zugeführt wird, in der die organischen Siliziumverbindungen zumindest teilweise abgebaut werden. Der so entstandene siliziumreduzierte Deponiegasstrom (4) wird anschließend in einer Brennkraftmaschine (6) verwertet, wobei ein Abgasstrom (9) entsteht. Dieser wird zur Reinigung einem Abgaskatalysator (11) zugeführt. Erfindungsgemäß wird der Abgaskatalysator (11) in einem ersten Betriebszustand (Normalbetrieb) ausschließlich mit dem Abgasstrom (9) beaufschlagt. In einem zweiten Betriebszustand (Spülbetrieb) wird der Abgaskatalysator (11) zumindest teilweise mit einem Spülgas (13) beaufschlagt.

The invention relates to a method for utilizing landfill gas, in which a landfill gas stream (2) containing organic silicon compounds is fed to a first cleaning stage (3) in which the organic silicon compounds are at least partially broken down. The resulting silicon-reduced landfill gas flow (4) is then utilized in an internal combustion engine (6), resulting in an exhaust gas flow (9). This is fed to an exhaust gas catalytic converter (11) for cleaning. According to the invention, the exhaust gas catalytic converter (11) is subjected exclusively to the exhaust gas flow (9) in a first operating state (normal operation). In a second operating state (scavenging operation), the exhaust gas catalytic converter (11) is at least partially charged with a scavenging gas (13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur Verwertung von Deponiegas. Dabei wird ein organische Siliziumverbindungen (insbesondere Siloxane) enthaltender Deponiegasstrom einer ersten Reinigungsstufe zugeführt, in der die organischen Siliziumverbindungen zumindest teilweise abgebaut und/oder abgeschieden werden. Der so entstehende siliziumreduzierte bzw. siliziumfreie Deponiegasstrom wird anschließend in einer Brennkraftmaschine verwertet. Dabei entsteht ein Abgasstrom, welcher zur Reinigung einem Abgaskatalysator zugeführt wird.The invention relates to a method and a plant for utilizing landfill gas. In this case, a landfill gas flow containing organic silicon compounds (in particular siloxanes) is fed to a first cleaning stage, in which the organic silicon compounds are at least partially broken down and/or separated. The resulting silicon-reduced or silicon-free landfill gas flow is then used in an internal combustion engine. This creates an exhaust gas stream which is fed to an exhaust gas catalytic converter for cleaning.

Aufgrund von anaeroben Abbauprozessen in Mülldeponien fallen dort regelmäßig als Nebenprodukt Gase an. Diese werden über sogenannte Gasbrunnen erfasst, über ein Leitungssystem zu einem zentralen Entsorgungspunkt geführt und in einer Gasvorlage gesammelt. Dieses sogenannte Deponiegas enthält einerseits brennbare Fäulnisprodukte wie beispielsweise Methan und andere volatile organische Stoffe. Andererseits werden aufgrund der Zersetzung technischer Substanzen - wie beispielsweise spezieller Kunststoffe - auch weitere Zerfallsprodukte wie siliziumhaltige organische Verbindungen (insbesondere Siloxane) sowie gasförmige Schwefel- bzw. Halogen-haltige Schadstoffe gebildet. Aus Gründen des Umweltschutzes kann dieses Gasgemisch nicht unbehandelt in die Atmosphäre entlassen werden.Due to anaerobic degradation processes in landfills, gases are regularly produced there as a by-product. These are collected via so-called gas wells, routed via a pipe system to a central disposal point and collected in a gas reservoir. On the one hand, this so-called landfill gas contains combustible decomposition products such as methane and other volatile organic substances. On the other hand, due to the decomposition of technical substances - such as special plastics - other decomposition products such as silicon-containing organic compounds (especially siloxanes) and gaseous sulfur or halogen-containing pollutants are also formed. For reasons of environmental protection, this gas mixture cannot be released into the atmosphere untreated.

Vom Gesichtspunkt des Klimaschutzes ist insbesondere der Abbau von Methan wesentlich. Dieses stellt ein hochwirksames Klimagas dar, welches ein höheres Treibhauspotenzial als Kohlenstoffdioxid aufweist. Beim Abbau von Methan ist aus wirtschaftlichen Gründen und Gründen des Klimaschutzes eine energetische Verwertung gegenüber einem einfachen Abfackeln vorzuziehen. From the point of view of climate protection, the reduction of methane is particularly important. This is a highly effective climate gas that has a higher global warming potential than carbon dioxide. When methane is broken down, for economic reasons and reasons of climate protection, energetic utilization is preferable to simple flaring off.

Dabei wird aus der chemischen Energie des Methans gleichzeitig mechanische bzw. elektrische Energie bereitgestellt. Zusätzlich kann auch die bei der Verbrennung anfallende Wärme genutzt werden.At the same time, mechanical or electrical energy is provided from the chemical energy of the methane. In addition, the heat generated during combustion can also be used.

Bei der Verwertung von Deponiegasen werden vielfach Brennkraftmaschinen - vor allem Hubkolbenmotoren aber auch Gasturbinen - als dezentrale Blockheizkraftwerke eingesetzt. Diese Brennkraftmaschinen reagieren jedoch mitunter sehr empfindlich auf bestimmte Inhaltsstoffe der Deponiegase. So können insbesondere organische Siliziumverbindungen beim Verbrennen zu mechanisch hochgradig abrasivem Siliziumoxid reagieren. Dieses Verbrennungsnebenprodukt ist geeignet, die Brennkraftmaschinen schwer zu beschädigen. Eine vorherige Abtrennung ist daher erforderlich.Internal combustion engines - primarily reciprocating piston engines but also gas turbines - are used as decentralized combined heat and power plants when using landfill gases. However, these internal combustion engines sometimes react very sensitively to certain ingredients in the landfill gases. In particular, organic silicon compounds can react to form highly mechanically abrasive silicon oxide when they are burned. This combustion by-product is capable of severely damaging internal combustion engines. A previous separation is therefore necessary.

Infolgedessen hat die Anmelderin in der Vergangenheit Katalysatoren entwickelt und vertrieben, welche die Siliziumverbindungen aus dem Deponie-Rohgas abscheiden bzw. deren Anteil so stark reduzieren können, dass ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschinen gewährleistet wird. Die katalytische; selektiv auf organische Siliziumverbindungen wirksame - Abscheidung hat wirtschaftliche Vorteile, da diese im Vergleich zu einer sonst üblichen Gaswäsche oder Absorptionsreinigung (beispielsweise mit Aktivkohle) deutlich wirtschaftlicher durchgeführt werden kann. Dabei ist eine - aufwändige - Entfernung der übrigen Schadstoffe oftmals nicht erforderlich, da deren Konzentration die emmissionsrechtlichen Grenzwerte nicht übersteigt bzw. diese ohnehin beim Verbrennungsprozess in der Brennkraftmaschine mit abgebaut werden. Insbesondere Schadstoffbelastungen von maximal 200 ppm Schwefeldioxid bzw. von maximal 50 ppm (Chlor- und/oder Fluor-haltiger) Halogenverbindungen konnten dabei in der Vergangenheit problemlos toleriert werden.As a result, the applicant has developed and marketed catalysts in the past which can separate the silicon compounds from the raw gas from the landfill or reduce their proportion to such an extent that safe operation of the internal combustion engines is ensured. The catalytic; Separation that is selectively effective on organic silicon compounds has economic advantages, since it can be carried out much more economically than the usual gas scrubbing or absorption cleaning (e.g. with activated carbon). A - complex - removal of the other pollutants is often not necessary, since their concentration does not exceed the emission limit values or they are broken down anyway during the combustion process in the internal combustion engine. In particular, pollutant loads of a maximum of 200 ppm sulfur dioxide or a maximum of 50 ppm (chlorine and/or fluorine-containing) halogen compounds could be tolerated without any problems in the past.

Allerdings sind auch die abgasrechtlichen Vorschriften für den Betrieb von stationären Motor-Aggregaten wie beispielsweise Blockheizkraftwerken zunehmend verschärft worden. So ist zum Abbau von Formaldehyd und anderen Abgasschadstoffen zwischenzeitlich ein Abgaskatalysator erforderlich. Hierbei ist problematisch, dass in dem Deponiegas enthaltene Schadstoffe - wie Schwefeldioxide und Halogenverbindungen - für einen solchen Abgaskatalysator ein Katalysatorgift darstellen können. Aus diesem Grund sind einzelne Betreiber dazu übergegangen, dass Deponiegas - anstelle einer effizienten katalytischen Silizium-Abtrennung - einer vollständigen Gasreinigung zu unterziehen bzw. sämtliche Schadstoffe z.B. in Aktivkohle zu binden. Beide Verfahren sind sehr arbeits- und kostenintensiv.However, the emission regulations for the operation of stationary engine units such as combined heat and power plants have also become increasingly strict. In the meantime, for example, an exhaust gas catalytic converter is required to break down formaldehyde and other exhaust gas pollutants. The problem here is that pollutants contained in the landfill gas - such as sulfur dioxide and halogen compounds - can represent a catalyst poison for such an exhaust gas catalyst. For this reason, some operators have switched to subjecting the landfill gas - instead of an efficient catalytic silicon separation - to a complete gas cleaning or to bind all pollutants, e.g. in activated carbon. Both methods are very labor intensive and costly.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine effiziente katalytische Silizium-Abtrennung bei der Verwertung von Deponiegas zu gewährleisten und gleichzeitig eine Schädigung des Abgaskatalysators durch in dem Deponiegas enthaltene Katalysatorgifte zu minimieren. Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Anlage nach Anspruch 9. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Against this background, the invention is based on the object of ensuring efficient catalytic silicon separation when using landfill gas and at the same time minimizing damage to the exhaust gas catalyst by catalyst poisons contained in the landfill gas. The object of the invention and the solution to this problem is a method according to claim 1 and a system according to claim 9. Preferred developments are specified in the dependent claims.

Ausgehend von dem gattungsgemäßen Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Abgaskatalysator in einem ersten Betriebszustand (Normalbetrieb) ausschließlich mit dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine beaufschlagt wird und in einem zweiten Betriebszustand (Spülbetrieb) zumindest teilweise durch ein Spülgas gespült wird. Dabei verdünnt bzw. ersetzt das Spülgas zumindest einen Teilmassenstrom des Abgases in dem Abgaskatalysator.Based on the generic method, the invention provides that the exhaust gas catalytic converter in a first operating state (normal operation) is subjected exclusively to the exhaust gas flow of the internal combustion engine and is at least partially flushed by a flushing gas in a second operating state (scavenging operation). The flushing gas dilutes or replaces at least one Partial mass flow of the exhaust gas in the exhaust gas catalyst.

Infolgedessen kann die schädigende Wirkung der - für Abgaskatalysatoren schädlichen - Katalysatorgifte herabgesetzt werden. Neben einer reduzierten Konzentration der Katalysatorgifte kann dieser Effekt auch dadurch verstärkt werden, dass infolge des Zusatzes von Spülgas eine Kondensatbildung reduziert oder gar gänzlich vermieden werden kann. Besonders große Schädigungswirkung können zumindest einige der Katalysatorgifte entfalten, wenn sie in einem auf dem Katalysatormaterial anfallenden wässrigen Kondensat zu einer chemischen Säure reagieren.As a result, the damaging effect of the catalytic converter poisons, which are harmful to exhaust gas catalytic converters, can be reduced. In addition to a reduced concentration of the catalyst poisons, this effect can also be intensified by the fact that, as a result of the addition of flushing gas, the formation of condensate can be reduced or even completely avoided. At least some of the catalyst poisons can develop a particularly great damaging effect if they react to form a chemical acid in an aqueous condensate occurring on the catalyst material.

Die erste Reinigungsstufe umfasst im Rahmen der Erfindung vorzugsweise einen ersten Katalysator zur Umwandlung organischer Siliziumverbindungen und/oder einen Aktivkohlefilter.Within the scope of the invention, the first purification stage preferably comprises a first catalyst for converting organic silicon compounds and/or an activated carbon filter.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, das an einem oder mehreren Gasbrunnen einer Deponie anfallende Deponiegas ausschließlich mit einer katalytischen Silizium-Abtrennung unmittelbar verwerten - ohne dass es weiterer Reinigungsmaßnahmen bedarf.Within the scope of the method according to the invention, it is possible to directly utilize the landfill gas produced at one or more gas wells of a landfill exclusively with catalytic silicon separation—without the need for further cleaning measures.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Spülgas Luft. Luft ist als natürliche Ressource in großen Mengen verfügbar und weist überdies neben den Hauptbestandteilen Stickstoff und Sauerstoff keine wesentlichen Beimengungen anderer Gase auf, welche als Katalysatorgift wirksam sein könnten. Je nach Standort und Anwendungszweck können auch andere Spülgase verwendet werden. Beispielsweise eignet sich für den Einsatzzweck auch technisch reiner Stickstoff. Auch andere Inertgase wie beispielsweise Edelgase oder Kohlenstoffdioxid können als Spülgas Anwendung finden. Prinzipiell lassen sich jedwede Gase einsetzen, welche frei bzw. nach technischen Maßstäben frei von Katalysatorgiften wie Schwefeldioxiden und Halogenverbindungen (mit nicht mehr als 1 ppm) sind.According to a preferred embodiment, the flushing gas is air. Air is available in large quantities as a natural resource and, in addition to the main components nitrogen and oxygen, does not contain any significant admixtures of other gases that could be effective as catalyst poisons. Depending on the location and application, other purge gases can also be used. For example, technically pure nitrogen is also suitable for the intended use. Other inert gases such as noble gases or carbon dioxide can also be used as purge gas. In principle, any gases can be used which are free or according to technical standards free of catalyst poisons such as sulfur dioxide and halogen compounds (with no more than 1 ppm).

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Spülgas stromauf des Abgaskatalysators konditioniert - insbesondere temperiert und/oder getrocknet. Durch die so bewirkte Reduzierung der relativen Feuchte in dem Spülgas kann die Wassermenge innerhalb des Abgaskatalysators und somit die Gefahr einer Kondensatbildung sicher reduziert werden. Auch durch eine reine Vorheizung des Spülgases können die Bedingungen dem Abgaskatalysator derart angepasst werden, dass eine Kondensatbildung nicht stattfindet. Ferner kann das temperierte - d. h. insbesondere vorgeheizte - Spülgas dazu beitragen, dass Katalysatormaterial zu erwärmen, um eine Kondensation an der Oberfläche zu vermeiden.According to a preferred embodiment of the invention, the scavenging gas is conditioned upstream of the exhaust gas catalytic converter—in particular temperature-controlled and/or dried. The reduction in relative humidity in the flushing gas brought about in this way can reliably reduce the amount of water inside the exhaust gas catalytic converter and thus the risk of condensation forming. Even by simply preheating the purge gas, the conditions of the exhaust gas catalytic converter can be adjusted in such a way that condensate does not form. Furthermore, the tempered - i. H. especially preheated - purge gas help to heat the catalyst material in order to avoid condensation on the surface.

Zur Entfeuchtung des Spülgasstroms - insbesondere aus Außenluft - können bevorzugt Kühlaggregate eingesetzt werden, an deren Kontaktflächen die in dem Spülgasstrom enthaltene Feuchtigkeit kondensiert und abgeführt werden kann. Durch eine entsprechende Steuerung der Kühlleistung, des Volumenstroms an Spülgas und/oder einer nachgeschalteten Vorheizung des Spülgasstroms kann die relative Feuchtigkeit des Spülgases und damit innerhalb des Abgaskatalysators zielsicher eingestellt werden.In order to dehumidify the purge gas flow—in particular from outside air—cooling units can preferably be used, on the contact surfaces of which the moisture contained in the purge gas flow can condense and be removed. The relative humidity of the scavenging gas and thus within the exhaust gas catalytic converter can be adjusted in a targeted manner by appropriate control of the cooling capacity, the volumetric flow of scavenging gas and/or a downstream preheating of the scavenging gas flow.

Besonders bevorzugt wird die Spülfunktion in Abhängigkeit von zumindest einem Messparameter gesteuert. Das bedeutet, dass je nach der Größe des Messparameters der Normalbetrieb oder der Spülbetrieb im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird bzw. die Teilmenge des durch den Abgaskatalysator geführten Spülgasstromes angepasst wird. Durch die Erfassung und Auswertung des Messparameters soll dabei insbesondere die Notwendigkeit der Spülfunktion derart bestimmt werden, dass diese nur im Bedarfsfall eingesetzt wird. Eine ständige Spülung auch im Normalbetrieb ist nicht erforderlich, da die sehr geringen Katalysatorgiftmengen - ohne eine Kondensatbildung - für den Abgaskatalysator im Wesentlichen ungefährlich sind.The flushing function is particularly preferably controlled as a function of at least one measurement parameter. This means that, depending on the size of the measurement parameter, normal operation or scavenging operation is carried out within the scope of the method according to the invention, or the subset of the scavenging gas flow passed through the exhaust gas catalytic converter is adjusted. By recording and evaluating the measurement parameter, the need for the flushing function should be determined in such a way that it is only used when necessary. Constant rinsing, even during normal operation, is not necessary, since the very small amounts of catalyst poison - without the formation of condensate - are essentially harmless for the exhaust gas catalyst.

Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung ist der Messparameter die in dem Abgasstrom bestimmte Temperatur (Abgastemperatur), die Temperatur des Katalysatormaterials im Abgaskatalysator (Katalysatortemperatur) oder eine aus der Abgastemperatur und der Katalysatortemperatur abgeleitete Größe. Dabei kommt zum Tragen, dass die Frage, ob (in relevantem Umfang) eine Kondensation stattfindet insbesondere von diesen beiden Temperaturwerten und oder deren Beziehung abhängt. Bei der abgeleiteten Größe kann es sich insbesondere um einen Mittelwert, ein Minimum, Maximum und oder die Differenz der beiden Temperaturen handeln. Bei dem Messwert kann es sich alternativ oder zusätzlich um einen absoluten oder relativen Feuchtewert des Abgasstroms, des Spülgasstroms und/oder einer daraus abgeleiteten Größe handeln.According to a preferred variant of the invention, the measurement parameter is the temperature determined in the exhaust gas flow (exhaust gas temperature), the temperature of the catalyst material in the exhaust gas catalyst (catalyst temperature) or a variable derived from the exhaust gas temperature and the catalyst temperature. It is important here that the question of whether (to a relevant extent) condensation takes place depends in particular on these two temperature values and/or their relationship. The derived variable can in particular be an average value, a minimum, a maximum and/or the difference between the two temperatures. Alternatively or additionally, the measured value can be an absolute or relative humidity value of the exhaust gas flow, the flushing gas flow and/or a variable derived therefrom.

Vorzugsweise wird die Spülfunktion beim Unterschreiten bzw. Überschreiten eines Schwellwerts durch einen oder mehrere Messparameter aktiviert. Die Schwellwerte sind dabei insbesondere so gewählt, dass sie einen Betriebszustand mit einer wesentlichen Gefahr der Kondensatbildung darstellen.The flushing function is preferably activated when one or more measurement parameters fall below or exceed a threshold value. The threshold values are selected in particular in such a way that they represent an operating state with a significant risk of condensation forming.

Insbesondere wird der Schwellwert dabei von dem Taupunkt des Abgasstromes abgeleitet. Mit einer Kondensatbildung ist insbesondere dann zu rechnen, wenn die Temperatur des Abgasstromes und/oder des Katalysatormaterials den Taupunkt unterschreitet. In diesem Fall ist im Rahmen der Erfindung die relative Feuchte durch Zuführung eines (vorzugsweise entfeuchteten) Spülgasstromes herabzusetzen.In particular, the threshold value is derived from the dew point of the exhaust gas flow. Condensate formation is to be expected in particular when the temperature of the exhaust gas flow and/or the catalyst material falls below the dew point. In this case, within the scope of the invention, the relative humidity is to be reduced by supplying a (preferably dehumidified) purge gas stream.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Taupunkt anhand von Näherungsformeln abgeschätzt. Hierdurch kann der Aufwand der Implementierung und die zur Durchführung des Verfahrens benötigte Rechenleistung herabgesetzt werden. Beispielsweise können in Abhängigkeit von den im Abgasstrom ermittelten Temperatur- und/oder Feuchte-Werten verschiedene Taupunkt-Temperaturen tabellarisch abgespeichert werden. Im Zuge der Abschätzung dieser Temperaturen werden diese vorzugsweise mit einem Sicherheits-Aufschlag von zumindest 2 K, vorzugsweise zumindest 5 K versehen, um eine Kondensatbildung auch kurzfristig sicher ausschließen zu können.According to a preferred embodiment, the dew point is estimated using approximation formulas. As a result, the complexity of the implementation and the computing power required to carry out the method can be reduced. For example, depending on the temperature and/or humidity values determined in the exhaust gas flow, various dew point temperatures can be stored in tabular form. In the course of estimating these temperatures, they are preferably provided with a safety margin of at least 2 K, preferably at least 5 K, in order to be able to reliably rule out the formation of condensate even in the short term.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Spülfunktion auch zu Zeitpunkten aktiviert, zu denen die Brennkraftmaschine nicht in Betrieb ist. Dies gilt insbesondere für eine Zeitspanne unmittelbar vor dem Einschalten (Vorlauf) bzw. unmittelbar nach dem Abschalten (Nachlauf).According to a particularly preferred embodiment, the flushing function is also activated at times when the internal combustion engine is not in operation. This applies in particular to a period of time immediately before switching on (pre-run) or immediately after switching off (post-run).

Die Spülfunktion während der Vorlaufphase kann dabei insbesondere dazu benutzt werden, dass Katalysatormaterial vorzuwärmen und eine initiale Kondensatbildung zu unterdrücken. Während des Nachlaufs kann der Abgaskatalysator durch die Spülfunktion „freigespült“ werden, sodass keine unbewegten Abgasanteile in dem Katalysator herunterkühlen und währenddessen ihren Feuchtigkeitsanteil abscheiden.The rinsing function during the pre-running phase can be used in particular to preheat the catalyst material and to suppress an initial formation of condensate. During the after-run, the exhaust gas catalytic converter can be "flushed free" by the flushing function, so that no stationary exhaust gas components cool down in the catalytic converter and, in the meantime, separate their moisture content.

Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Verwertung von Deponiegas mit einer ein organische Siliziumverbindungen (insbesondere Siloxane) enthaltendes Deponiegas führenden Deponiegasvorlage, mit einem mit der Deponiegasvorlage verbundenen ersten Katalysator zur Abtrennung von organischen Siliziumverbindungen, mit einer Brennkraftmaschine, mit einer den ersten Katalysator mit der Brennkraftmaschine verbindenden Deponiegaszuleitung, mit einer mit der Brennkraftmaschine verbundenen Abgasleitung sowie einem in der Abgasleitung angeordneten Abgaskatalysator. Erfindungsgemäß ist eine Spülvorrichtung vorgesehen, welche zur Spülung des Abgaskatalysators mit einem Spülgas eingerichtet ist.The invention also relates to a plant for the utilization of landfill gas with a landfill gas reservoir carrying a landfill gas containing organic silicon compounds (in particular siloxanes), with a first catalyst connected to the landfill gas reservoir for separating organic silicon compounds, with an internal combustion engine, with a first catalyst with the internal combustion engine connecting landfill gas supply line, with an exhaust gas line connected to the internal combustion engine and an exhaust gas catalyst arranged in the exhaust gas line. According to the invention, a scavenging device is provided which is set up for scavenging the exhaust gas catalytic converter with a scavenging gas.

Vorzugsweise weist die Spülvorrichtung eine an die Abgasleitung angeschlossene Spülgaszuleitung mit einem Regelorgan sowie eine Steuerung zur Einstellung der an den Katalysator abgegebenen Spülgas-Menge auf. Das Regelorgan umfasst dabei insbesondere ein Ventil und/oder eine - vorzugsweise regelbare - Fördereinrichtung. Mithilfe des Regelorgans kann die durch den Abgaskatalysator geführte Menge an Spülgas beeinflusst werden. Die Steuerung weist vorzugsweise einen Steuercomputer auf, welcher in Abhängigkeit verschiedener Eingabewerte die vorgesehene Spülgasmenge bestimmt und das Regelorgan entsprechend ansteuert.The scavenging device preferably has a scavenging gas supply line connected to the exhaust gas line with a regulating element and a controller for adjusting the quantity of scavenging gas delivered to the catalytic converter. The control element comprises in particular a valve and/or a—preferably controllable—conveying device. The amount of purge gas conducted through the exhaust gas catalytic converter can be influenced with the aid of the control element. The controller preferably has a control computer, which determines the intended amount of flushing gas as a function of various input values and controls the control element accordingly.

Zweckmäßigerweise umfasst die Spülvorrichtung zusätzlich zumindest eine Konditionierungseinheit. Die Konditionierungseinheit kann dabei insbesondere ein Heizregister und/oder ein Kühlregister umfassen. Durch die geeignete Ansteuerung des Heiz-und/oder Kühlregisters können die Temperatur und relative Feuchte des zugeführten Spülgasstromes bedarfsgerecht eingestellt werden.The flushing device expediently additionally comprises at least one conditioning unit. The conditioning unit can in particular include a heating register and/or a cooling register. By suitably controlling the heating and/or cooling register, the temperature and relative humidity of the flushing gas flow supplied can be adjusted as required.

Bevorzugt umfasst die Spülvorrichtung zumindest eine Sensoreinheit zur Erfassung zumindest eines Betriebsparameters. Bei dem Betriebsparameter kann es sich insbesondere um eine Temperatur und/oder einen Feuchtigkeitswert handeln. Dieser wird vorzugsweise in dem Abgasstrom und/oder innerhalb des Abgaskatalysators bzw. an der Oberfläche des Katalysatormaterials gemessen.The flushing device preferably comprises at least one sensor unit for detecting at least one operating parameter. The operating parameter can in particular be a temperature and/or a humidity value. This is preferably measured in the exhaust gas flow and/or within the exhaust gas catalytic converter or on the surface of the catalytic converter material.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit/der Steuercomputer mit zumindest einer Motorsteuerung der Brennkraftmaschine verbunden. Dabei können innerhalb der Motorsteuerung ermittelte, verarbeitete und/oder angestrebte Steuer- und/oder Regelgrößen an die Steuerung der Spülvorrichtung übermittelt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the control unit/the control computer is connected to at least one engine controller of the internal combustion engine. Control and/or regulating variables determined, processed and/or desired within the engine control can be transmitted to the control of the flushing device.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von lediglich einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figur erläutert. Diese zeigt dabei schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention is explained below with reference to only one figure showing an exemplary embodiment. This shows schematically the structure of a plant according to the invention for carrying out the method according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist schematisch in der einzigen Figur dargestellt. Dabei wird in einer Deponiegasvorlage 1 ein organische Siliziumverbindungen enthaltender Deponiegasstrom 2 zunächst einer ersten Reinigungsstufe in Form eines Katalysators 3 zugeführt. In diesem ersten Katalysator 3 werden die organischen Siliziumverbindungen zumindest teilweise, insbesondere nahezu vollständig abgebaut. Der dabei entstehende siliziumreduzierte Deponiegasstrom 4 wird mittels einer Deponiegaszuleitung 5 einer Brennkraftmaschine 6 - im Ausführungsbeispiel eine Hubkolbenmotor - zugeführt. Die Brennkraftmaschine 6 ist mit einer Motorsteuerung 6a ausgestattet und mechanisch mit einem Generator 7 zur Erzeugung von elektrischer Energie gekoppelt. Weiterhin ist die Brennkraftmaschine 6 über Rohrleitungen 8 mit einem Fernwärmenetz verbunden. Während der Verwertung des siliziumreduzierten Deponiegases 4 in der Brennkraftmaschine 6 entsteht ein Abgasstrom 9, welcher über eine Abgasleitung 10 abgeführt wird. Innerhalb der Abgasleitung 10 ist ein Abgaskatalysator 11 zum Abbau von während der Verwertung entstehenden Schadstoffen angeordnet.The method according to the invention is shown schematically in the single figure. In this case, in a landfill gas reservoir 1 , a landfill gas stream 2 containing organic silicon compounds is first fed to a first purification stage in the form of a catalyst 3 . In this first catalyst 3, the organic silicon compounds are at least partially, in particular almost completely, degraded. The resulting silicon-reduced landfill gas stream 4 is fed by means of a landfill gas supply line 5 to an internal combustion engine 6—a reciprocating piston engine in the exemplary embodiment. The internal combustion engine 6 is equipped with an engine controller 6a and is mechanically coupled to a generator 7 for generating electrical energy. Furthermore, the internal combustion engine 6 is connected to a district heating network via pipelines 8 . During the utilization of the silicon-reduced landfill gas 4 in the Internal combustion engine 6 produces an exhaust gas stream 9 which is discharged via an exhaust pipe 10 . An exhaust gas catalytic converter 11 is arranged inside the exhaust pipe 10 to break down pollutants produced during the processing.

Im Normalbetrieb wird der Abgaskatalysator 11 ausschließlich mit dem Abgasstrom 9 beaufschlagt und von diesem durchströmt. Dabei enthält der Abgasstrom 9 weiterhin Spuren von Katalysatorgiften wie beispielsweise Schwefel- und/oder Halogen-Verbindungen.In normal operation, the exhaust gas catalytic converter 11 is exclusively subjected to the exhaust gas stream 9 and flows through it. The exhaust gas stream 9 also contains traces of catalyst poisons such as sulfur and/or halogen compounds.

Erfindungsgemäß ist eine Spülvorrichtung 12 zur Spülung des Abgaskatalysators 11 vorgesehen. Die Spülvorrichtung 12 ist dazu eingerichtet in einem Spülbetrieb den Abgaskatalysator 11 zumindest teilweise mit einem Spülgas 13 zu beaufschlagen. Dazu weist die Spülvorrichtung 12 eine Förderpumpe 12a sowie eine Spülgasleitung 12b mit einem Regelventil 12c und einer stromauf des Abgaskatalysators 11 innerhalb der Abgasleitung 9 angeordnete Spülgasdüse 12d auf. Vermittels der Spülvorrichtung 12 kann ein Spülgasstrom 13 - im Ausführungsbeispiel Luft - durch den Abgaskatalysator 11 hindurchgeleitet werden. Dabei umfasst die Spülvorrichtung 12 zur Anpassung von Temperatur und relative Feuchtigkeit des Spülgasstroms 13 eine Konditionierungsanlage 12e, in der die angesaugte Außenluft vorbehandelt wird.According to the invention, a flushing device 12 for flushing the exhaust gas catalytic converter 11 is provided. The scavenging device 12 is set up to at least partially apply a scavenging gas 13 to the exhaust gas catalytic converter 11 in a scavenging operation. For this purpose, the scavenging device 12 has a feed pump 12a and a scavenging gas line 12b with a control valve 12c and a scavenging gas nozzle 12d arranged upstream of the exhaust gas catalytic converter 11 within the exhaust gas line 9 . By means of the flushing device 12, a flow of flushing gas 13—air in the exemplary embodiment—can be passed through the exhaust gas catalytic converter 11 . The scavenging device 12 includes a conditioning system 12e for adjusting the temperature and relative humidity of the scavenging gas stream 13, in which the outside air sucked in is pretreated.

Die Förderpumpe 12a, dass Regelventil 12c und die Konditionierungsanlage 12e werden mittels einer Steuerung 14 angesteuert und geregelt. Dabei steuert die Steuerung 14 die Spülvorrichtung 12 in Abhängigkeit verschiedener Messwerte an. Dazu ist die Steuerung 14 mit einer Abgassonde 15 zur Erfassung der Temperatur und relativen Feuchtigkeit des Abgasstromes 9, einer Katalysatorsonde 16 zur Erfassung von Temperatur und relative Feuchtigkeit des Abgaskatalysators 11 sowie der Motorsteuerung 6a verbunden.The feed pump 12a, the control valve 12c and the conditioning system 12e are controlled and regulated by a controller 14. The controller 14 controls the flushing device 12 as a function of various measured values. For this purpose, the controller 14 is connected to an exhaust gas probe 15 for detecting the temperature and relative humidity of the exhaust gas flow 9, a catalytic converter probe 16 for detecting the temperature and relative humidity of the exhaust catalytic converter 11 and the engine controller 6a.

Claims (12)

Verfahren zur Verwertung von Deponiegas, wobei ein organische Siliziumverbindungen enthaltender Deponiegasstrom (2) einer ersten Reinigungsstufe (3) zugeführt wird, in der die organischen Siliziumverbindungen zumindest teilweise abgebaut und/oder abgeschieden werden, und der so entstandene siliziumreduzierte Deponiegasstrom (4) anschließend in einer Brennkraftmaschine (6) verwertet wird, wobei ein Abgasstrom (9) entsteht, welcher zur Reinigung einem Abgaskatalysator (11) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskatalysator (11) in einem ersten Betriebszustand (Normalbetrieb) ausschließlich mit dem Abgasstrom (9) beaufschlagt wird und dass der Abgaskatalysator (11) in einem zweiten Betriebszustand (Spülbetrieb) zumindest teilweise mit einem Spülgas (13) beaufschlagt wird.A method for utilizing landfill gas, in which a landfill gas stream (2) containing organic silicon compounds is fed to a first cleaning stage (3), in which the organic silicon compounds are at least partially broken down and/or separated, and the silicon-reduced landfill gas stream (4) thus produced is subsequently treated in a Internal combustion engine (6) is utilized, resulting in an exhaust gas flow (9) which is fed to an exhaust gas catalytic converter (11) for cleaning, characterized in that the exhaust gas catalytic converter (11) in a first operating state (normal operation) is subjected exclusively to the exhaust gas flow (9). and that the exhaust gas catalytic converter (11) in a second operating state (scavenging operation) is at least partially exposed to a scavenging gas (13). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas (13) Luft ist.procedure after claim 1 , characterized in that the flushing gas (13) is air. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas (13) stromauf des Abgaskatalysators (11) konditioniert, insbesondere temperiert und/oder getrocknet wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the flushing gas (13) is conditioned upstream of the exhaust gas catalytic converter (11), in particular temperature-controlled and/or dried. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülbetrieb und/oder die im Spülbetrieb dem Abgaskatalysator (11) zugeführte Menge an Spülgas (13) in Abhängigkeit von zumindest einem Messparameter gesteuert wird.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the scavenging operation and/or the amount of scavenging gas (13) supplied to the exhaust gas catalytic converter (11) in scavenging operation is controlled as a function of at least one measurement parameter. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messparameter die Temperatur des Abgasstroms (9, Abgastemperatur), die Temperatur des Abgaskatalysators (11, Katalysatortemperatur) oder eine aus der Abgastemperatur und der Katalysatortemperatur abgeleitete Größe ist.procedure after claim 4 , characterized in that the measurement parameter is the temperature of the exhaust gas flow (9, exhaust gas temperature), the temperature of the exhaust gas catalytic converter (11, catalytic converter temperature) or a variable derived from the exhaust gas temperature and the catalytic converter temperature. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülbetrieb bei Unterschreiten bzw. Überschreiten eines Schwellwerts aktiviert wird.procedure after claim 4 or 5 , characterized in that the flushing operation is activated when the value falls below or exceeds a threshold value. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert von dem Taupunkt des Abgasstroms (9) abgeleitet wird.procedure after claim 6 , characterized in that the threshold value is derived from the dew point of the exhaust gas stream (9). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Taupunkt anhand von Sensorinformationen abgeschätzt wird.procedure after claim 7 , characterized in that the dew point is estimated based on sensor information. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülbetrieb zu einem Zeitpunkt aktiviert ist, in dem die Brennkraftmaschine (6) nicht in Betrieb gesetzt ist.Procedure according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the flushing operation is activated at a time when the internal combustion engine (6) is not put into operation. Anlage zur Verwertung von Deponiegas mit einer eine organische Siliziumverbindungen enthaltendes Deponiegas (2) führenden Deponiegasvorlage (1), mit einer mit der Deponiegasvorlage (1) verbundenen ersten Reinigungsstufe (3) zum Abbau und/oder zur Abtrennung der organischen Siliziumverbindungen, mit einer Brennkraftmaschine (6) und einer die erste Reinigungsstufe (3) mit der Brennkraftmaschine (6) verbindenden Deponiegaszuleitung (5), mit einer mit der Brennkraftmaschine (6) verbundenen Abgasleitung (10) sowie einem in der Abgasleitung (10) angeordneten Abgaskatalysator (11), gekennzeichnet durch eine Spülvorrichtung (12) zur Spülung des Abgaskatalysators (11) mit einem Spülgas (13).Plant for the utilization of landfill gas with a landfill gas reservoir (1) carrying a landfill gas containing organic silicon compounds (2), with a first cleaning stage (3) connected to the landfill gas reservoir (1) for breaking down and/or separating the organic silicon compounds, with an internal combustion engine ( 6) and a landfill gas feed line (5) connecting the first cleaning stage (3) to the internal combustion engine (6), with an exhaust gas line (10) connected to the internal combustion engine (6) and an exhaust gas catalytic converter (11) arranged in the exhaust gas line (10) . by a flushing device (12) for flushing the exhaust gas catalytic converter (11) with a flushing gas (13). Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülvorrichtung (12) eine an die Abgasleitung (10) angeschlossene Spülgaszuleitung (12b) mit einem Regelorgan (12c) sowie eine Steuerung (14) zur Steuerung der an den Abgaskatalysator (11) abgegebenen Spülgasmenge (13) aufweist.plant after claim 10 , characterized in that the scavenging device (12) has a scavenging gas supply line (12b) connected to the exhaust gas line (10) with a regulating element (12c) and a controller (14) for controlling the quantity of scavenging gas (13) delivered to the exhaust gas catalytic converter (11). Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (14) mit einer Motorsteuerung (6a) der Brennkraftmaschine (6) verbunden ist.plant after claim 11 , characterized in that the controller (14) is connected to an engine controller (6a) of the internal combustion engine (6).

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