DE3335917C2 - Vorrichtung zum regenerativen Vorwärmen eines Verbrennungsluftstromes mit einem heißen NO↓x↓-haltigen Rauchgasstrom und zum Vermindern des in den Rauchgasen enthaltenen NO↓x↓ - Google Patents

Vorrichtung zum regenerativen Vorwärmen eines Verbrennungsluftstromes mit einem heißen NO↓x↓-haltigen Rauchgasstrom und zum Vermindern des in den Rauchgasen enthaltenen NO↓x↓

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Abstract

Vorrichtung nach Art eines Luftvorwärmers zur Vorwärmung der Verbrennungsluft für einen Verbrennungsprozeß durch Beaufschlagung mit heißen, NOX-haltigen Rauchgasen aus einem eigenen oder fremden Verbrennungsprozeß mit gleichzeitiger Verminderung des in den Rauchgasen enthaltenen NOX, wobei unter Einsatz eines an sich bekannten Luftvorwärmers in regenerativer oder rekuperativer Bauart die rauchgasseitige Oberfläche der Wärmetauschelemente mit einer als Katalysator für die NOX-Reduktion wirkenden Beschichtung versehen ist und wobei die Beschichtung auf den Wärmetauschelementen ausschließlich im Bereich mit einer Rauchgastemperatur oberhalb der Kondensationstemperatur der Reaktionsprodukte aus den im Rauchgas enthaltenen Stoffen und dem zugegebenen Reduktionsmittel vorgesehen ist und wobei auf Einzelelementen stromab in Hintereinanderanordnung eine Katalysatorbeschichtung vorgesehen ist, bei der jede Schicht optimale Reaktionsbedingungen für die in diesem Bereich vorherrschende Rauchgastemperatur liefert.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.
Aus der JP-PS 57-39168 ist eine solche Vorrichtung bekannt, bei der in Strömungsrichtung des heißen Rauchgasstromes gesehen stromauf der zylindrischen Speichermasse in Form fest stehender Blechpakete eine in demselben Gehäuse angeordnete zylindrische Katalysator-Anordnung vorgesehen ist, die sich nur durch den Rauchgasstrom dreht. Die zylindrische Katalysator-Anordnung besteht aus einem von einer Vielzahl von Katalysator-Elementen aufgebauten Katalysator-Bett.
Weiterhin ist aus dem SU-Urheberschein 7 23 303 ein Regenerativ-Drehluftvorwärmer mit einem in einem Gehäuse angeordneten Rotor bekannt, wobei der Rotor aus einer Vielzahl von sich radial erstreckenden und auf Abstand angeordneten Weiibiechen besteht. Zur Erhöhung des Wärmeaustausches zwischen dem Rauchgasstrom und zur Aufoxidierung unverbrannter Brennstoffkomponenten ist in Spalten zwischen den Blechen in der Nähe des Rauchgaseintrittes in nicht näher beschriebener Weise eine aus einzelnen Katalysator-Elementen aufgebaute und den Spalt jeweils überdeckende Katalysator-Schicht angeordnet. Während des Durchganges der Rauchgase durch die Katalysator-Schicht werden bei Temperaturen von 300 bis 5000C mit Hilfe des Restsauerstoffgehaltes des Rauchgase:: die unverbrannten Brennstoffkomponenten (Kohlenwasserstoff-Verbindungen, Kohlenmonoxid) zu voll verbrannten Stoffen (Kohlendioxid, Wasserdampf) aufoxidiert
Schließlich ist aus der DE-OS 28 52 800 eine Vorrichtung zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus einem Rauchgasstrom bekannt, bei der im Rauchgasstrom ein Bett von Metalloxid-Katalysatorstücken in Plattenform angeordnet ist, die eng an einem durch eine Abgasleitung führenden Luftrohr befestigt sind. Die durch das Luftrohr geführte Luft dient nicht der Übertragung von Wärme aus dem Rauchgasstrom auf Verbrennungsluft, sondern zur Kühlung der Katalysatoroberfläche auf eine optimale Reaktionstemperatur, wenn das dem Katalysator zugeführte Rauchgas oder Abgas zu heiß ist, wie dies bei den Verbrennungsabgasen einer Gasturbine der Fall ist
Die Anordnung gemäß der JP-PS 57-39 168 weist zwei von einander getrennte Drehkörper auf, wobei der Katalysator-Drehkörper dem Rauchgasstrom Wärme entzieht, ohne daß diese auf den Verbrennungsluftstrom übertragen wird. Die bekannte Anordnung führt zu einem hohen Raumbedarf, und weiterhin besteht die Gefahr, daß bei Beaufschlagung des Kata!ysator-Bettes durch das noch nicht entstaubte Rauchgas das Bett nach relativ kurzer Betriebszeit zugesetzt wird.
Die Anordnung gemäß dem SU-Urheberschein 7 23 303 ist nicht für die Reduktion von NO»-haltigen Rauchgasen vorgesehen und weist darüber hinaus den Nachteil auf, daß die bettartige Schicht als Staubfilter wirkt, wodurch der Strömungswiderstand der Speichermasse schnell anwächst und gleichzeitig die katalylische Aktivität des für die Nachverbrennung eingesetzten Katalysators abnimmt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art anzugeben, deren Raumbedarf geringer ist, und bei der der Druckverlust des Rauchgases minimalisiert wird.
Die Aufgabe ist dadurch gelöst, daß Bleche der Blechpakete der zylindrischen Speichermasse mit einer als Katalysator für die NO«-Reduktion wirkenden Beschichtung versehen sind.
Da ein zylindrischer Körper gleichzeitig die Aufgaben des Wärmetransportes und der katalytischen Aktivität übernimmt, ist der Raumbedarf der Vorrichtung wesentlich geringer. Da das katalytisch wirksame Material in Form einer Beschichtung der Bleche der Blechpakete vorliegt, kann es auch nicht zu einer Erhöhung des Druckverlustes am Luftvorwärmer bei Betrieb der Verbrennungsanlage kommen.
Zur Vermeidung von Ablagerungen auf den Katalysator-Kontaktflächen in Folge einer Unterschreitung der Kondensationstemperatur des sich beim Durchströmen des Wärmetauschers abkühlenden Rauchgasstromes ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Beschichtung auf den Blechen ausschließlich im Bereich mit einer Rauchgastemperatur oberhalb der Kondensationstemperatur der Reaktionsprodukte aus den im Rauchgas enthaltenen Stoffen und dem zugegebenen Reduktionsmittel vorgesehen ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Speichermasse in mehrere stromab in Hintereinanderanordnung liegende Zonen aufgeteilt ist, und in einzelnen beschichteten Zonen das katalytisch wirksame Material bezüglich seiner katalytischen Aktivität auf die jeweils in der ein-
zelnen Zone vorherrschende Rauchgastemperatur abgestimmt ist.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die Speichermasse zwischen der in Strömungsrichtuny des Rauchgasstromes gesehen letzten Zone, in der keine Beschichtung vorgesehen ist, und der benachbarten beschichteten Zone eine Ausnehmung aufweist, in der eine Reinigungseinrichtung vorgesehen ist.
Die Erfindung soll nun anhand der Figur näher erläutert werden.
Für kontinuierlichen Betrieb kommen im wesentlichen zwei Bauarten mit zylindrischer Speichermasse in Frage, zum einen mit rotierender Speichermasse und fest stehenden Luft- und Rauchgasanschlüssen (Ljungström-Luvo) und zum anderen mit fest stehender Speichermasse und rotierndem Luftanschluß innerhalb des die gesamte Speichermasse bedeckenden, festen Rauchgasanschlusses (Rothemühle-Luvo). Bei beiden Ausführungsformen sind die Wärmespeichermassen als fest stehende Blechpakete ausgebildet Die Erfindung ist auf beide Bauarten mit zylindrischer Speichermasse anwendbar.
Die Figur zeigt einen Querschnitt eines Luftvorwärmers nach dem Ljungström-Prinzip mit einer zylindrischen und bei Betrieb rotierenden Speichermasse. Hierbei ist ebenfalls vorgesehen, die Speichermasse in mehreren Zonen (4,5,6, 7) aufzuteilen, wobei die Speichermasse in der untersten Zone (7) nicht mit einem Katalysatormaterial beschichtet ist. Die Katalysatormaterialien sind in den einzelnen Zonen bezüglich ihrer Aktivitat auf die jeweils vorherrschende Rauchgastemperatur abgestimmt, so daß jede Schicht optimale Reaktionsbedingungen für die in der jeweiligen Zone vorherrschende Rauchgasiemperatur liefert. Zusätzlich ist hier vorgesehen, daß die Speichermasse zwischen der untersten (7) und der darüberliegenden Zone (6) eine Ausnehmung (13) aufweist, in der eine Reinigungsvorrichtung (12) vorgesehen ist. Hierbei kann wahlweise eine Reinigung mittels Preßluft (14) oder Wasser (15) vorgenommen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (4)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum regenerativen Vorwärmen eines Verbrennungsluftstromes mit einem heißen NOx-haltigen Rauchgasstrom aus einem eigenen oder fremden Verbrennungsprozeß und zum Vermindern des in den Rauchgasen enthaltenen NO* unter Zugabe eines Reduktionsmittels, mit einer zylindrischen Speichermasse in Form fest stehender Blechpakete, die umlaufend von dem staubhaltigen heißen Rauchgasstrom und dem kalten Verbrennungsluftstrom beaufschlagbar ist und einer zumindest von dem Rauchgasstrom beaufschlagten zylindrischen Katalysator-Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß Bleche der Blechpakete der zylindrischen Speichermasse (4,5,6,7) mit einer als Katalysator für die ΝΟχ-Reduktion wirkeKden Beschichtung versehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung auf den Blechen ausschließlich im Bereich mit einer Rauchgastemperatur oberhalb der Kondensationstemperatur der Reaktionsprodukte aus den im Rauchgas enthaltenen Stoffen und dem zugegebenen Reduktionsmittel vorgesehen ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse in mehrere stromab in Hintereinanderanordnung liegende Zonen (4, 5, 6, 7) aufgeteilt ist, und in einzelnen beschichteten Zonen das katalytisch wirksame Material bezüglich seiner katalytischen Aktivität auf die jeweils in der einzelnen Zone vorherrschende Rauchgastemperatur abgestimmt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Anprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse zwischen der in Strömungsrichtung des Rauchgasstromes gesehen letzten Zone (7), in der keine Beschichtung vorgesehen ist, und der benachbarten beschichteten Zone (6) eine Ausnehmung (13) aufweist, in der eine Reinigungseinrichtung (12) vorgesehen ist.
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