DE3637395A1

DE3637395A1 - Vorrichtung zur entstickung von rauchgasen

Info

Publication number: DE3637395A1
Application number: DE19863637395
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Schulenberg; Juergen Dipl Ing Grimm
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1986-11-03
Filing date: 1986-11-03
Publication date: 1988-05-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entstickung von Rauchgasen mit einem unter Zugabe von Ammoniak arbeitenden Katalysator, einem dem Katalysator vorgeschalteten, wenig stens bereichsweise beheizbaren Wärmetauscher und einem dem Katalysator nachgeschalteten Wärmetauscher, wobei ein Wärme tauschermedium im Kreislauf zwischen den beiden Wärmetauschern geführt ist.

Die Entstickung von Rauchgasen erfolgt im allgemeinen nach Entstaubung und Entschwefelung der Rauchgase, bevor diese in einen Kamin überführt werden. Zur Entstickung der Rauchgase durch Katalyse müssen die Rauchgase eine bestimmte Temperatur aufweisen, die zwischen 300 und 400°C liegt. Da die Tempera tur der die Entschwefelung verlassenden Rauchgase in der Re gel niedriger liegt, werden die Rauchgase in einem Wärme tauscher aufgeheizt, bevor sie in den Katalysator gelangen. Nach Verlassen des Katalysators werden die Rauchgase durch einen weiteren Wärmetauscher geführt, wo sie ihre nutzbare Wärme an das Wärmetauschermedium abgeben, welches im Kreis lauf zum ersten Wärmetauscher geführt wird, um dort die zu geführten Rauchgase aufzuheizen. Wärmeverluste werden durch eine Zusatzheizung, z.B. eine Dampfheizung, im ersten Wärme tauscher ausgeglichen. Dieser Kreislauf des Wärmetauscher mediums wird auch als Wärmeverschiebesystem bezeichnet.

Bei bekannten Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Gat tung sind der Katalysator und die Wärmetauscher voneinander unabhängige Aggregate, die über Rohrleitungen miteinander verbunden sind. Insbesondere ist der Katalysator so ausge legt, daß er vertikal von oben nach unten von den Rauchgasen durchströmt wird. Das erfordert lange Rohrleitungen mit Krüm mern sowie aufwendigen Stützkonstruktionen und führt zu gro ßem Raumbedarf und großen Stahlgewichten. Aufgrund langer Wege und vieler Umlenkungen der Rauchgasströmungen ergibt sich ein relativ hoher Druckverlust. Die Einstellung der Rauchgastemperaturen insbesondere bei Eintritt in den Kata lysator ist schwer kontrollierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung konstruktiv zu vereinfachen und funk tionell zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Katalysator und die beiden Wärmetauscher in axialer Richtung unmittelbar hin tereinander angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird auf Ver bindungsleitungen mit Krümmern zwischen Katalysator und den beiden Wärmetauschern verzichtet. Dadurch ergibt sich eine raumsparende, kompakte Bauweise, bei der gegenüber dem Stand der Technik nicht nur erhebliches Stahlgewicht eingespart werden kann, sondern auch gegebenenfalls erforderliche Stütz konstruktionen und dergleichen. Zusätzliche Druckverluste der Rauchgasströmung aufgrund langer Wege und in Krümmern ent fallen. Günstige Verhältnisse im Hinblick auf eine gleichmä ßige Rauchgasströmung ergeben sich insbesondere dann, wenn nach bevorzugter Ausführung der Erfindung der Katalysator und die Wärmetauscher gleiche Gehäusequerschnitte aufweisen. Das vereinfacht auch den konstruktiven Aufbau des Gehäuses oder der zugeordneten Gehäuseabschnitte. Ferner lassen sich auch die Temperaturen am Eingang des Katalysators besser un ter Kontrolle halten, und die Wärmeverluste werden insgesamt geringer, so daß die Beheizung des eingangsseitigen Wärme tauschers entsprechend reduziert werden kann.

Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung für ver tikale Durchströmung der Rauchgase ausgelegt werden. Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist jedoch gekennzeichnet durch eine horizontale Anordnung von Katalysator und Wärme tauschern. Das ist insbesondere bei sehr großen Vorrichtungen von Vorteil, weil sich dadurch die Bauhöhe wesentlich redu ziert und Stützkonstruktionen einfacher ausgeführt sein kön nen. Bei horizontaler Anordnung besteht ohne weiteres auch die Möglichkeit, die Oberseite der Vorrichtung als Arbeits bühne einzurichten, von der aus Reparatur-, Wartungs- oder Austauscharbeiten durchgeführt werden können. In diesem Zu sammenhang ist es zweckmäßig, Abblasrohre zum Reinigen des Katalysators, die in Richtung ihrer Längsachse verschieblich sind, an der Oberseite des Katalysators herauszuführen und an der Unterseite des Katalysators Staubfänger anzuordnen. Der bei der Reinigung des Katalysators anfallende Staub sam melt sich dann in den Staubfängern und kann aus diesen auf einfache Weise abgelassen werden.

Die funktionellen Eigenschaften der Vorrichtung werden ver bessert, wenn zwischen dem eingangsseitigen Wärmetauscher und dem Katalysator ein Kanalabschnitt angeordnet ist, der als venturiartige Düse ausgebildet ist, wobei im Düseneinlaß Verteiler zum Eindüsen von Ammoniak in den Rauchgasstrom und im Bereich des engsten Düsenquerschnittes ein Turbulenzgit ter angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, das für die Katalyse erforderliche Ammoniak dem Rauchgasstrom erst kurz vor dem Katalysator zuzuführen, wobei gewährleistet ist, daß im Bereich der hinter dem Turbulenzgitter erzeugten turbulen ten Strömung eine innige Durchmischung des Ammoniaks mit dem Rauchgasstrom erfolgt, und zwar innerhalb einer kurzen Strek ke. Als Verteiler zum Eindüsen von Ammoniak können Düsenrohre vorgesehen sein, die an der Oberseite des Katalysators heraus geführt sind.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Entstickung von Rauchgasen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1.

Die dargestellte Vorrichtung ist in einer entstaubtes und entschwefeltes Rauchgas führenden Rauchgasleitung 1 vor ei nem nicht dargestellten Kamin angeordnet. Sie besteht in ih rem grundsätzlichen Aufbau aus einem eingangsseitigen Wärme tauscher 2, einer daran anschließenden Ammoniakeindüsung 3, einem Katalysator 4 und einem diesen nachgeschalteten Wärme tauscher 5. Sie wird von den Rauchgasen in Richtung der Pfei le 6 durchströmt. Die Aggregate 2-5 sind horizontal in axialer Richtung unmittelbar hintereinander angeordnet. Al le Aggregate 2-6 besitzen gleiche Gehäusequerschnitte, bei der dargestellten Ausführung rechteckige Gehäusequerschnit te. Die Vorrichtung kann von einer nicht dargestellten Isolie rung umgeben sein.

Die Oberseite der Vorrichtung ist in nicht dargestellter Wei se als Arbeitsbühne für Reparatur-, Wartungs- und Austausch zwecke ausgebildet. Dementsprechend sind alle für den Be trieb der Vorrichtung wesentlichen Bauteile oder Baugruppen von der Oberseite der Aggregate her zugänglich.

Zu dem eingangsseitigen Wärmetauscher 2 gehören mehrere Wär metauschermodule 7, die in von oben zugänglichen Taschen 8 an geordnet sind. Ferner weist der Wärmetauscher 2 in einem der anschließenden Ammoniakeindüsung 3 benachbarten Bereich ei ne ebenfalls modular aufgebaute Zusatzheizung 9 auf, die z.B. mit Hochdruckdampf betrieben wird.

Die Ammoniakeindüsung 3 ist innenseitig als venturiartige Düse 10 ausgebildet und weist im Düseneinlauf mehrere sich vertikal erstreckende Düsenrohre 11 auf, durch die Ammoniak in den Rauchgasstrom eingedüst wird. Im engsten Querschnitts bereich der Düse 10 befindet sich ein Turbulenzgitter 11, welches für eine intensive Verwirbelung des Rauchgasstromes und Durchmischung mit dem eingedüsten Ammoniak sorgt.

Der Katalysator weist in mehreren Ebenen hintereinander, bei der dargestellten Ausführung in drei Ebenen hintereinander, angeordnete Schichten aus Katalysatormodulen mit üblichen keramischen Einbauten auf. Die Katalysatormodule 13 sind in zugeordnete, von der Oberseite der Vorrichtung aus zugängli chen Taschen angeordnet. In Strömungsrichtung vor den Schich ten aus Katalysatormodulen 13 befinden sich Abblasrohre 14, die sich vertikal erstrecken, in dieser Richtung verschieb bar sind und die aus der Oberseite des Katalysators 4 her ausgeführt sind. An der Unterseite des Katalysators 4 sind im Bereich der Zwischenräume zwischen den Schichten aus Ka talysatormodulen Staubfänger 15 vorgesehen.

Der dem Katalysator 4 nachgeschaltete Wärmetauscher 5 ist grundsätzlich wie der vorgeschaltete Wärmetauscher 2 aufge baut. Es fehlt allerdings eine Heizung.

Die dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt: Der ent staubte und entschwefelte Rauchgasstrom wird zunächst im eingangsseitigen Wärmetauscher 2 auf die für den Betrieb des Katalysators 4 erforderliche Reaktionstemperatur aufgeheizt. Diese Reaktionstemperatur liegt zwischen 300 und 400°C. In den aufgeheizten Rauchgasstrom wird dann Ammoniak eingedüst. Beim Durchtritt durch den Katalysator 4 reagiert das Kata lysatormaterial mit den von den Rauchgasen mitgeführten Stick oxiden und dem eingedüsten Ammoniak, so daß der Rauchgasstrom den Katalysator 4 stickoxidfrei verläßt. Bevor der Rauchgas strom jedoch in den Kamin gelangt, passiert er den nachge schalteten Wärmetauscher 5 und gibt dort seine nutzbare Wärme an das Wärmetauschermedium ab, welches über nicht dargestell te Rohrleitungen zum eingangsseitigen Wärmetauscher 2 trans portiert wird, um dort den kühlen Rauchgasstrom aufzuheizen.

Die Reinigung des Katalysators erfolgt bei abgestelltem Rauchgasstrom mit Hilfe von Druckluft, welches über die Ab blasrohre 14 zugeführt wird. Der von den Katalysatorflächen abgeblasene Staub sammelt sich in den Staubfängern 15 und kann daraus durch nicht dargestellte Klappen auf einfache Weise entfernt werden.

Bezugszeichenliste: 1 Rauchgasleitung
2 Wärmetauscher
3 Ammoniakeindüsung
4 Katalysator
5 Wärmetauscher
6 Pfeile
7 Wärmetauschermodule
8 Taschen
9 Zusatzheizung
10 Düse
11 Düsenrohre
12 Turbulenzgitter
13 Katalysatormodule
14 Abblasrohre
15 Staubfänger

Claims

1. Vorrichtung zur Entstickung von Rauchgasen mit einem unter Zugabe von Ammoniak arbeitenden Katalysator (4), einem dem Katalysator (4) vorgeschalteten, wenigstens bereichsweise beheizbaren Wärmetauscher (2) und einem dem Katalysator (4) nachgeschalteten Wärmetauscher (5), wobei ein Wärmetauscher medium im Kreislauf zwischen den beiden Wärmetauschern (2, 5) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (4) und die beiden Wärmetauscher (2, 5) in axialer Rich tung unmittelbar hintereinander angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (4) und die Wärmetauscher (2, 5) gleiche Gehäusequerschnitte aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine horizontale Anordnung von Katalysator (4) und Wärme tauschern (2, 5).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge kennzeichnet, daß Abblasrohre (14) zum Reinigen des Ka talysators (4), die in Richtung ihrer Längsachse verschieb lich sind, an der Oberseite des Katalysators (4) heraus geführt sind und daß an der Unterseite des Katalysators (4) Staubfänger (15) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge kennzeichnet, daß zwischen dem eingangsseitigen Wärmetau scher (2) und dem Katalysator (4) ein Kanalabschnitt (5) angeordnet ist, der als venturiartige Düse (10) ausgebil det ist, wobei im Düseneinlaß Verteiler (11) zum Eindüsen von Ammoniak in den Rauchgasstrom und im Bereich des eng sten Düsenquerschnittes ein Turbulenzgitter (12) angeord net sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge kennzeichnet, daß als Verteiler zum Eindüsen von Ammoniak Düsenrohre (11) vorgesehen sind, die an der Oberseite des Katalysators (4) herausgeführt sind.