DE3622690A1 - Katalysatorkorb fuer die denitrierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen neuen Katalysatorkorb für die Denitrierung, und insbesondere einen Katalysatorkorb der zur Denitrierung durch ein trockenes NH₃-Katalyse-Reduktionsverfahren verwendet wird, und der in einem Abgasdurchlaß eines Kessles oder dergleichen angeordnet ist, um in den Abgasen enthaltene Stickoxyde (NO_x) zu entfernen.

Das trockene NH₃-Katalyse-Reduktionsverfahren ist als ein Verfahren zur Entfernung von in Abgasen enthaltenen Stickoxyden (NO_x) bekannt. Gemäß diesem Verfahren sind die NH₃-Reduktionskatalysatoren für die Denitrierung in einem Abgasdurchlaß angeordnet.

Mit einer Denitriervorrichtung zur Durchführung des trockenen NH₃-Katalyse-Reduktionsverfahrens in einem Auspuffsystem für ein Automobil ist es bekannt, daß ein Korb aus harter Keramik oder aus Stahl, der mit Katalysatoren gefüllt ist, in einen Abgasdurchlaß des Auspuffsystemes eingesetzt ist. Für diese Anwendung ist eine einfacher Korb ausreichend, da der Abgasdurchlaß einen relativ kleinen Innendurchmesser aufweist und die darin angeordneten Katalysatoren folglich klein sind.

Mittlerweile weist der Abgasdurchlaß eines Abgasentladesystems für einen Kessel oder für einen Müllverbrennungsofen einen Durchmesser zwischen drei und zehn Meter auf und jedes Katalysatorelement ist in einen Durchlaß eingesetzt, der einen Durchmesser zwischen 100 bis 150 mm und eine Länge von 0,7 bis 1,5 Meter aufweist. Einige tausend bis einige zehntausend derartiger Katalysatorelemente sind angeordnet, um eine Denitriervorrichtung zu bilden.

Bei einer Denitriervorrichtung zur Durchführung des trockenen NH₃-Katalyse-Reduktionsverfahrens im Abgasdurchlaß eines großen Kessels oder Müllverbrennungsofens werden im Abgasdurchlaß einige tausend bis einige zehntausend relativ große Katalysatorelemente angeordnet, wie oben beschrieben wurde, so daß der Einbau der Katalysatorelemente selbst aufwendig ist. Außerdem ist die Handhabung der einzelnen Katalysatorelemente schwierig durchzuführen, da es sich bei den Katalysatorelementen um gesinterte Produkte handelt, die sehr stoßempfindlich sind.

Die Katalysatorelemente werden an Regalen im Abgasdurchlaß angeordnet. Die direkte Anordnung der einzelnen Katalysatorelemente an den Regalen macht es erforderlich, daß die Regale unter dem Gesichtspunkt der mechanischen Festigkeit größere Querschnitte aufweisen, was den Durchlaß der Abgase nachteilig beeinflussen und die Ansammlung von in den Abgasen enthaltener Asche beschleunigen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Katalysatorkorb für die trockene NH₃-Katalyse zu schaffen, mit dem die oben beschriebenen Mängel beseitigt werden, und mit dem eine Vielzahl von Katalysatorelementen als eine Einheit gehandhabt werden können, so daß ein guter Schutz und eine problemlose Handhabung der Katalysatorelemente gewährleistet wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Katalysatorkorb für die Denitrierung zu schaffen, mittels welchem eine Vielzahl von Einheiten von Katalysatorelementen in dem Abgasdurchlaß angeordnet werden können, wodurch eine Denitriervorrichtung gebildet wird.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Katalysatorkorbes sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Katalysatorkorbes. Es zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung des Katalysatorkorbes,

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt, in welchem die Katalysatorkörbe in dem Abgasdurchlaß angeordnet dargestellt sind und eine Denitriervorrichtung bilden,

Fig. 3 eine räumliche Explosionsdarstellung eines Katalysatorkorbes zur Erläuterung seines Zusammenbaus,

Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch einen Katalysatorkorb,

Fig. 5 einen schematischen vertikalen Schnitt zur Darstellung einer Denitriervorrichtung, bei welcher die Katalysatorkörbe in dem Abgasdurchlaß angeordnet sind, und

Fig. 6 eine Seitenansicht einer Katalysatorkorb-Transporteinrichtung.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind Regale 2 in einem Abgasdurchlaß 1 eines Abgasentladesystems eines Kessels oder dergleichen angeordnet. Die Regale 2 weisen voneinander in axialer Richtung des Abgasdurchlasses 1 einen vorgegebenen Abstand auf, wie in den Fig. 2 und 5 gezeigt ist. Jedes Regal 2 weist einen Balken 3 auf, der aus einem H- oder I-förmigen Profilstahl hergestellt ist und der einen oberen Flansch 4 aufweist, auf dem ein Katalysatorkorb 5 angeordnet ist, wie weiter unten detailliert beschrieben wird. Der untere Flansch 6 des Balkens 3 legt eine Führungsschiene 8 für einen Aufzug 7 fest, der ebenfalls weiter unten beschrieben wird. Die Balken 3 weisen voneinander einen relativ großen Abstand auf und erstrecken sich innerhalb des Abgasdurchlasses 1 in eine Richtung. Die Regale 2 sind derart angeordnet, daß gegenüberliegende Seitenkanten eines jeden Korbes 5 auf den Balken 3angeordnet sind, die zueinander parallel verlaufen.

Wie aus den Fig. 1, 3 und 4 ersichtlich ist, weist der Katalysatorkorb 5, der an den oben beschriebenen Regalen 2 angeordnet ist, einen Hohlkörper 10 aus Stahl auf, durch welchen die Abgase vom einen Ende zum anderen Ende des Hohlkörpers strömen, und der mit Reduktionskatalysatorelementen 9 beladen ist. Der Hohlkörper 10 weist außerdem ein Abstützelement 11 für Katalysatorelemente auf, das am Boden des Hohlkörpers 10 angeordnet ist, und das eine Durchströmung der Abgase erlaubt. Dieses Abstützelement weist beispielsweise, wie dargestellt,die Gestalt eines Gitters auf. Ferner ist der Hohlkörper mit Keramikstoßdämpfern 12 versehen, die zwischen den Innenflächen des Hohlkörpers 10 und zwischen die in den Hohlkörper 10 eingeladenen Reduktionskatalysatorelemente 9 eingefügt sind. Mit dem Hohlkörper 10 ist ein Element 13 zur Verhinderung einer Ansammlung von in den Abgasen enthaltener Asche vorgesehen, durch welche die Ascheansammlung verhindert wird, wenn die Abgase durch die an den Regalen 2 in dem Abgasdurchlaß 1 angeordneten Reduktionskatalysatorelemente 9 durchströmen.

Der Hohlkörper 10 kann einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann insbesondere eine Stahlplatte 14 im wesentlichen L-förmig gebogen sein, so daß zwei Wände des Körpers 10 gebildet werden, welche zwei Seiten des Quadrates oder Rechteckes bilden. Zur Festlegung der anderen beiden Seiten des Quadrates oder Rechteckes sind mit den beiden Wänden des Körpers 10 ein oberer und ein unterer L-förmiger Rahmen 15 verbunden, so daß jeder der Rahmen 15 zwischen seinen beiden Armen einen Winkel R einschließt.Ein winkelförmiges Eckelement 16 verbindet die den Winkel R einschließenden Rahmen 15. Folglich sind die beiden anderen Seiten des Quadrates oder des Rechteckes des Hohlkörpers durch einen Rahmenkörper 17 mit dem oberen und dem unteren Rahmen 15 und dem Eckelement 16 bestimmt. An dem Rahmenkörper 17 sind Seitenwände 18 abnehmbar angeordnet.

Damit ist das Innere des Hohlkörpers 10 von seinen Seiten her zugänglich, wenn die Seitenwände 18 abgenommen bzw. entfernt sind.

Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, ist das Abstützelement 11 für Katalysatorelemente mit dem Boden des Körpers 10 durch Schweißung oder dergleichen fest verbunden, wobei auf dem mit einer vorbestimmten Höhe ausgebildeten Abstützelement eine Vielzahl von Reduktionskatalysatorelementen angeordnet sind, und das Abstützelement die Gestalt eines Gitters besitzt und parallele oder sich kreuzende Platten aufweist, um eine gleichförmige Durchströmung der Abgase zu gewährleisten.

Das Abstützelement 11 für Katalysatorelemente kann jede andere Gestalt aufweisen soweit es die durch die Katalysatorelemente 9 gegebenen vertikalen Belastungen ausreichend aufzunehmen in der Lage ist, während der Querschnitt des Abstützelementes 11 auf ein Minimum reduziert ist, wodurch die unwirksame Fläche der Katalysatorelemente 9 auf ein Minimum reduziert werden kann.

Die Einrichtung 13 zur Verhinderung einer Ascheansammlung weist geneigte Platten 19 auf, die von den Innenflächen des Hohlkörpers 10 nach unten konvergieren. Die Einrichtung 13 zur Verhinderung einer Ascheansammlung ist derart angeordnet, daß sie von den Bodeninnenflächen des Korbes 5, der auf dem oberen Flansch 4 des Balkens 3 angeordnet ist, welcher die Regale 2 bildet, nach unten geneigt ist. Auf diese Weise kann die Ansammlung von Asche an den Balken 3 und an den Innenflächen des Hohlkörpers 10 verhindert werden. Außerdem ist das untere Ende der Einrichtung 13 zur Verhinderung einer Ascheansammlung auf die Balken 3 der Regale 2 aufgesetzt und bildet zur Aufnahme der vertikalen Last des Korbes 5 ein Versteifungselement.

Daraus folgt, daß die Einrichtung 13 zur Verhinderung einer Ascheansammlung mit den unteren Abschnitten des Hohlkörpers 10 verbunden ist, die direkt auf die Balken aufgesetzt sind.

Ein Tragelement 21 zum Eingriff einer Aufzugkette 22 einer Korbtransporteinrichtung 20, beispielsweise eines Aufzuges, wie er nachfolgend detailliert beschrieben wird, ist an jeder Ecke des Hohlkörpers 10 befestigt.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Keramikstoßdämpfer 12 mit den Innenflächen des Hohlkörpers 10 verbunden und außerdem zwischen die in den Hohlkörper 10 eingesetzten Katalysatorelemente 9 eingefügt. Die Stoßdämpfer 12 sind aus Keramikfaser oder Papier hergestellt, die um 50% komprimiert sind. Die Fig. 2 und 5 zeigen die Korbtransporteinrichtung 20, die derart angeordnet ist, daß sie sich frei entlang den Führungsschienen 8 bewegen kann, die durch die unteren Flansche 6 der Balken 3 der Regale 2 bestimmt sind. Die Transporteinrichtung 20 weist Räder 23 auf, die entlang den Führungsschienen 8 verfahrbar sind, und an den Rädern 3 hängt ein Aufzug 7. Der Aufzug 7 weist eine Tragkette 22 auf, die frei auf- oder abgewickelt werden kann. Die Kette 22 greift in die Tragelemente 21 des Korbes 5 ein, so daß der Korb auf den Regalen 2 abgestellt oder von den Regalen entfernt werden kann.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Seitenwände 18 des Korbes 5 zuerst gelöst und die Reduktionskatalysatorelemente 9 werden an dem Abstützelement 11 angeordnet, während die Keramikstoßdämpfer 12 zwischen die Innenflächen des Hohlkörpers 10 und die Reduktionskatalysatorelemente 9, sowie zwischen die Katalysatorelemente 9 eingefügt werden, wie oben beschrieben wurde. Anschliessend werden die Seitenwände 18 mit dem Korb 5 verbunden, so daß eine Vielzahl von Katalysatorelementen 9, die im Korb 5 vorhanden sind, als eine Einheit gehandhabt werden kann. Wie am besten aus den Fig. 2 und 5 ersichtlich ist, bildet jeder Korb 5 eine Verpackungseinheit für Katalysatorelemente 9, die mittels einer Transporteinrichtung 24 von einer Fabrikationsstelle antransportiert und in den Abgasdurchlaß 1 eingeladen werden. Anschließend werden die Körbe 5 durch die Korbtransporteinrichtung 20 an den Regalen 2 angeordnet.

Wie oben beschrieben wurde, sind die Körbe 5 in dem Abgasdurchlaß 1 aufgestapelt, wodurch in einfacher Weise eine Denitriervorrichtung gebildet wird.

Die Körbe 5 bestehen aus Stahl und dehnen sich während des Betriebs termisch aus, wohingegen der Wärmeausdehnungskoeffizient der Katalysatorelemente 9 annähernd Null ist. Jeder mögliche Zwischenraum zwischen den Körben 5 und den Katalysatorelementen 9, der sich durch den Unterschied der Wärmeausdehnungen ergibt, kann durch die Wärmeausdehnung und die Elastizität der Keramikstoßdämpfer 12, die zwischen den Katalysatorelementen 9 eingefügt sind, eliminiert werden. Die Keramikstoßdämpfer 12 sind auch zwischen den Innenflächen des Hohlkörpers 10 und den Katalysatorelementen 9 eingefügt, so daß die Deformationsbelastungen gleichmäßig verteilt und durch die Innenflächen absorbiert werden. Dadurch können Deformationen des Hohlkörpers 10 verhindert werden.

Das Element 13 zur Verhinderung einer Ascheansammlung dient dazu, die Ansammlung von Asche im Raum zwischen dem Boden des Korbs 5 und dem Balken 3 zu verhindern. Es dient außerdem als ein Versteifungselement, das die Belastung des Korbs 5 aufnimmt.

Nachfolgend wird ein praktisches Beispiel des erfindungsgemäßen Katalysatorkorbes beschrieben. Jedes Katalysatorelement weist einen Durchmesser von 150 mm und eine Länge von 1000 mm auf, und 64 Katalysatorelemente sind als eine Einheit im Korb 5 angeordnet. Die Seitenwände, welche den Hohlkörper 10 festlegen, sind 1 245 mm lang und weisen eine Höhe von 1 430 mm auf.

Das Tragelement 21 ist in jeder Ecke in einem Abstand von 150 bis 200 mm befestigt und weist eine Querschnittsfläche von 10 bis 20 mm² auf. Es wurde beobachtet, daß keine Asche angesammelt wurde. Wenn die Querschnittsfläche des Abstützelementes 11 für die Katalysatorelemente 60 mm² beträgt, wird die axiale Belastung durch die Katalysatorelemente zufriedenstellend aufgenommen. Außerdem ist die Reduktion der wirksamen Fläche der Katalysatorelemente so klein wie möglich und beträgt 2%.

Die Wirkungen, Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Katalysatorkorbes können wie folgt zusammengefaßt werden:

1. Die Katalysatorelemente für die Denitrierung können sicher transportiert und ohne Beschädigungen in dem Abgasdurchlaß des Abgasentladesystems angeordnet werden.

2. Eine Vielzahl von Katalysatorelementen kann als eine Einheit zusammengebaut und in einen Abgasdurchlaß eines Kessels oder dergleichen, welcher einen relativ großen Durchmesser aufweist, eingebaut werden. Auf diese Weise kann die Handhabung der Katalysatorelemente wesentlich erleichtert werden.

3. Der erfindungsgemäße Korb kann eine Vielzahl von Katalysatorlementen sicher aufnehmen, und er bildet einen Denitrier-Reaktor wenn er in einen Abgasdurchlaß eingebaut oder eingesetzt ist. Außerdem kann die Entfernung der Körbe wesentlich erleichtert werden.

4. Der Korb weist die Gestalt eines Hohlkörpers aus Stahl auf, durch welchen die Abgase strömen, so daß die unwirksamen Flächen der Katalysatorelemente im Bezug zur Durchlaßfläche für die Abgase minimiert werden können.

5. Die Denitriervorrichtung kann durch einfache Anordnung der erfindungsgemäßen Körbe auf den Regalen, die voneinander im Abgasdurchlaß einen geeigneten Abstand aufweisen, einfach ausgebildet werden.

6. Die erfindungsgemäßen Katalysatorkörbe weisen einen einfachen Aufbau auf und können für die Denitrierung im Abgasdurchlaß eines bestehenden Kessels oder dergleichen verwendet werden. Sie können in einem weiten Anwendungsbereich zum Einsatz gelangen.

Claims (6)

1. Katalysatorkorb für die Denitrierung und zur Verwendung mit Regalen (2), die in einem Abgasdurchlaß (1) angeordnet sind, und auf denen Reduktionskatalysatorelemente (9) für die trockene NH₃-Katalyse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlkörper (10) aus Stahl vorgesehen ist, der abnehmbar an den Regalen (2) angeordnet ist, und durch den zu denitrierende Abgase vom einem Ende des Hohlkörpers (10) zu seinem anderen Ende strömen können, daß am Boden des Höhlkörpers (10) ein von den Abgasen durchströmbares Abstützelement (11) für Katalysatorelemente (9) vorgesehen ist, und daß zwischen den Innenflächen des Hohlkörpers (10) und den im Hohlkörper (10) befindlichen Katalysatorelementen (9) Keramikstoßdämpfer (12) eingefügt sind.

2. Korb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (10) eine Einrichtung (13) zur Verhinderung einer Ansammlung von Asche aufweist, die in den durch den Hohlkörper (10) strömenden Abgasen enthalten ist.

3. Korb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Balken (3), welche die Regale (2) bilden, aus einem H-förmigen Profilstahl sind, und daß Korbtransporteinrichtungen (20) vorgesehen sind, die entlang den Balken (3) beweglich sind.

4. Korb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (10) einen Rahmenkörper (17) und Seitenwände (18) aufweist, die mit dem Rahmenkörper (17) verbunden sind.

5. Korb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (11) für Katalysatorelemente (9) als Gitter ausgebildet ist.

6. Korb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch zwischen die im Hohlkörper (10) befindlichen Katalysatorelemente (9) Keramikstoßdämpfer (12) eingefügt sind.