DE4033797A1 - Vorrichtung und verfahren zum entstauben von wabenkatalysatoren - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zum entstauben von wabenkatalysatorenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ent
stauben von Wabenkatylsatoren, wie sie insbesondere bei
Rauchgasreinigungsanlagen verwendet werden.
Dabei werden die 300 bis 400°C heißen Rauchgase mit einge
sprühtem Ammoniak beaufschlagt, das in Gegenwart eines Kata
lysators Stickoxide zu molekularem Stickstoff reduziert.
Da die Wirksamkeit von Katalysatoren der Größe ihrer Ober
fläche proportional ist, werden große Oberflächen gefordert,
die z. B. als Wabe mit quadratischem Querschnitt der Waben
freiräume eingesetzt werden.
Die Wabenkatalysatoren sind beabstandet übereinander in Mon
tageeinheiten zusammengefaßt, weisen waagerechte, ebene,
zugängliche Oberflächen auf und sind an einer ummantelten
Stahlkonstruktion gehalten. Das Verbrennungsgas wird durch
Absaugung von oben nach unten durch die Katalysatoreinheiten
geführt.
Bei dem Verbrennungsvorgang entsteht ein wesentlicher Anteil
von Staub in Form von Flugasche mit sehr hoher spezifischer
Oberfläche, der an der Katalysatoroberfläche anhaftet, die
Kanäle der Waben verstopft und die Katalysatorwirksamkeit
verringert. Dabei wird die Querfläche zunächst mit einer
Haut belegt, so daß eine wesentliche Beeinträchtigung rela
tiv bald nach Ingebrauchnahme des Katalysators zu beobachten
ist. Weiterhin können wegen der hohen spezifischen Oberflä
che der Flugasche Partikel zusammenbacken und einen zement
mörtelartigen Verschluß bilden, insbesondere in Gegenwart
von Wasserdampf im Rauchgas (z. B. beim Anfahren des Kes
sels).
Erleichtert werden die geschilderten Vorgänge noch dadurch,
daß die Katalysatoroberfläche relativ rauh ist. Die Katalysa
toren müssen daher regelmäßig von Hand gereinigt werden, um
möglichst lange Standzeiten zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe
gestellt, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die
Entstaubung derartiger Katalysatoren maschinell und mit
geringem Zeitaufwand vorgenommen werden kann, um so die Pro
zeßunterbrechungszeiten gering zu halten. Dabei soll im
wesentlichen die Reinigung sämtlicher Freiräume einer oder
mehrerer Katalysatorwaben in einem einzigen Arbeitsgang mög
lich sein.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Vorrichtung zum
Entstauben von Wabenkatalysatoren, bei welcher erfindungsge
mäß eine Düsenplatte vorgesehen ist, die Düsen im Raster der
Wabenkanäle des Wabenkatalysators aufweist, wobei die Düsen
platte von einer Haube überdeckt ist, die einen Anschluß für
Druckluft besitzt, und wobei in der Druckluftführung eine
Anordnung für eine pulsierende Beaufschlagung der Düsen
vorgesehen ist.
Zur periodischen Reinigung wird die Vorrichtung auf die Wabe
geschoben, und sämtliche von der Düsenplatte überdeckten
Kanäle werden gleichzeitig freigeblasen. Der zum Reinigen
eingesetzte Druck kann gesteigert werden, wobei durch die
Pulsation ein regelrechtes Freischießen bewirkt wird, wozu
geeigente Düsenformen und -abmessungen dienen.
Die Reinigung der Katalysatorebenen geschieht dabei vorzugs
weise in Strömungsrichtung des Rauchgases unter gleichzei
tigem Absaugen, so daß der abgelöste Staub zu den dafür vor
gesehenen Filtern des Kraftwerkes transportiert wird.
Die Haube der Vorrichtung sitzt relativ dicht auf der Kata
lysatorebene, so daß auch unter dieser etwa der durch die
Absaugung entstehende Unterdruck herrscht, der das Erzeugen
der die Düsen verlassenden "Jet-Strahlen" erleichtert. Ein
impulsartiges Blasen wird durch wechselndes Zuführen und
Abschalten von Druckluft ermöglicht, wobei die Erzeugung der
Impulse ebenfalls durch das Absaugen erleichtert wird.
In besonders wirkungsvoller Weise läßt sich die Effektivität
der Jet-Strahlen dadurch unterstützen, daß man den Düsenab
stand zur Katalysatoroberfläche periodisch ändert, d. h. die
Strahlenquelle (die Düsenplatte) schwingen läßt. Dies kann
in konstruktiv sehr einfacher Weise dadurch geschehen, daß
die Düsenplatte über eine schwingende Gegenkraftvorrichtung,
wie z. B. Federn oder hydraulische oder pneumatische oder
andere mechanische schwingfähige Einrichtungen, auf der
Katalysatoroberfläche abgestützt wird. Da nämlich der Druck
durch die Erzeugung der Strahlimpulse schwankt, wird so auch
gleichzeitig die Düsenplatte in Schwingung versetzt, wobei
jedoch Plattenschwingung und Impulsfrequenz vorzugsweise
nicht synchron sind.
Eine besonders elegante und bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zur Erzeugung der
pulsierenden Strahlen ein Flügelrad verwendet wird. Dieses
ist auf der Platte gelagert und rotiert insbesondere durch
aerodynamische Formgebung (z. B. durch Aufwärtsbiegen einer
Endkante oder auch mit Hilfe von Motoren.
Die Räder weisen zwei oder mehrere Flügel auf, die die Düsen
je nach Stellung abschalten oder freigeben. Da das Freigeben
mit der Rotationsgeschwindigkeit erfolgt, entstehen durch
die schnelle Freigabe (gegen den Absaugunterdruck) die
gewünschten Impulse, deren Dauer und Abstand von der Rota
tionsgeschwindigkeit bestimmt ist.
Bei Verwendung eines Flügelrades bleiben die Eckenbereiche
natürlich frei von Impulsen, so daß hier die Reinigung
lediglich durch den senkrecht schwingenden Luftstrahl
geschieht.
In der Regel genügt dies vollkommen, da mit Hilfe der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung und des durch sie ermöglichten Ver
fahrens eine häufigere Reinigung unter drastischer Reduzie
rung der Reinigungsdauer möglich ist, so daß diese schon in
frühen Stadien der Flugascheablagerung zur Anwendung kommt.
Soll die Zahl der durch die Flügelräder unbedeckten Düsen
gesenkt werden und/oder der zeitliche Impulsabstand verrin
gert werden, so wird vorgeschlagen, statt eines einzigen
Flügelrades mehrere zu verwenden, die sich insbesondere
überlappen können, um auch die Zwickel zwischen den Periphe
rien der sich drehenden Flügelräder zu überdecken.
Da bei mehreren Flügelrädern deren Radien naturgemäß kleiner
werden, können diese auch weiter in die Eckbereiche hinein
installiert werden.
Wesentliche Bedeutung kommt der Düsenform zu. Um einen soge
nannten Freistrahl, d. h. einen relativ stabilen, weit in die
Kanäle eindringenden Strahl zu erzeugen, ist dieser zunächst
nur mit einer Düse zu erzeugen, deren Druchmesser geringer
ist als der Durchmesser der Kanäle. Gute Ergebnisse lassen
sich dabei erzielen, wenn das Verhältnis zwischen Düsen
durchmesser und Düsenlänge zwischen 1 : 5 und 1 : 15 beträgt,
wobei das Optimum etwa bei 1 : 10 liegt. Als besonders effi
zient hat sich eine Anordnung erwiesen, bei welcher der
Düsendurchmesser 2 mm und deren Länge 20 mm betragen, je
bezogen auf übliche Wabenkanäle einer Matrix von 20·20.
Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren besteht nach Vor
stehendem darin, daß gleichzeitig eine Vielzahl von Kanälen
eines Wabenkatalysators, vorzugsweise unter Aufrechterhal
tung einer Absaugung, mit Luftstrahlimpulsen beaufschlagt
werden, die zusätzlich in Richtung der Längsachse der Strah
len bzw. der Kanäle schwingen können.
Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfin
dung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die beanspruchte Vor
richtung,
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Düsenplatte,
Fig. 3 zeigt eine Ausführung mit mehreren Flügelrädern.
In Fig. 1 ist ein Katalysatorwabensegment 4 einer DENOX-Einheit
eines Kohlekraftwerkes gezeigt. Die Ebene besteht
aus einigen hundert solcher Segmente. In dieser Einheit sind
übereinanderliegend derartige Waben in einem solchen Abstand
angeordnet, daß sie begehbar sind und zwischen sich demnach
Platz für die Reinigungsvorrichtung lassen. Diese besteht
aus der Düsenplatte 1, die derart zu den Kanälen 3 der Kata
lysatorwabe 4 ausgerichtet wird, daß Düsen und Kanäle 2
fluchten.
Die Düsenplatte 1 ist überdeckt von einer Haube 5, die sich
auf der Wabe 4 abstützt. Gleichzeitig ist auch die Düsen
platte 1 mit Hilfe von Federn 8 oder dergleichen gegen die
Wabenoberfläche 7 auf Distanz gehalten.
Über den Anschluß 6 ist die Haube 5 an eine nicht gezeigte
Druckluftquelle angeschlossen, die kontinuierlich oder in
Intervallen Druckluft abgibt, um so Druckimpulse zu erzeu
gen, die wiederum über die Düsen 2 der Düsenplatte zu Strah
len geformt in die Kanäle 3 der Wabe 4 gelangen und dort
anhaftenden Staub (Flugasche) ablösen. Der Staub wird unter
halb der Wabe 4 abgesaugt.
Durch die Druckstöße wird die Düsenplatte 1 in Richtung
Wabenoberfläche 7 bewegt und federt anschließend wieder
durch die Federn 8 oder eine entsprechende Anordnung wieder
hoch, um erneut herabgedrückt zu werden, so daß die Düsen
strahlen in etwa eine "Stocherbewegung" in den Kanälen
durchführen und eine sehr effektive Reinigung auch bei stark
anhaftenden Anbackungen gewährleisten.
In besonders eleganter und wirksamer Weise können die Druck
impulse auch durch ein von der Düsenplatte 1 eng beabstan
detes segmentiertes Flügelrad erzeugt werden.
Unter Flügelrad soll dabei mehrflügelige Räder, wie auch
z. B. radial geschlitzte Scheiben, verstanden werden, ebenso
wie Spiralräder oder geschlitzte Walzen, wobei insbesondere
die Schlitzbreite verstellbar sein kann.
Das Flügelrad 10 ist über das Lager 9 mit der Düsenplatte
motorisch oder durch die herrschende Luftströmung angetrie
ben. Solange das Rad bzw. dessen Flügel die Düsen 2 über
deckt, ist die Luft gehindert, durch diese hindurchzutreten.
Durch das Drehen des Rades wird jedoch die Düse schlagartig
freigegeben, und es entsteht eine Strömung, die beim
Abschatten genauso abrupt unterbrochen wird. Die Impulsdauer
ist aber abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Flü
gelrades und dem Abstand zwischen den Flügelkanten.
Bei der Verwendung eines einzigen Flügel-, Walzen- oder Spi
ralrades entstehen über den Radius verteilt unterschiedliche
Druckstöße.
Wie in Fig. 2 dargestellt, überdeckt das zweisegmentige
Flügelrad 10 nicht die Eckbereiche, wohl aber den wesentli
chen Teil der Düsenplatte 1 bzw. deren Düsen 2, was in der
Regel vollkommen ausreicht, um die Impulse zu vereinheitli
chen.
In Fig. 3 ist gezeigt, daß das Flügelrad in mehrere klei
nere Einzelräder 10′ aufgeteilt werden kann, die geringere
Radien und damit geringere Zeitunterschiede für die Impulse
bewirken und zudem die Eckbereiche weiter überdecken. Dafür
entstehen zwischen den Flügelrädern nicht abgedeckte
Zwickel. Auch diese können in der Regel hingenommen, jedoch
leicht dadurch vermieden werden, daß die Räder einander
überlappen, wobei diese gleich oder unterschiedlich groß
sein können.
Bezugszeichenliste
1 Düsenplatte
2 Düsen
3 Wabenkanäle
4 Wabenkatalysator
5 Haube
6 Anschluß
7 Oberfläche Katalysator
8 Federn
9 Lager
10 Flügelrad
10′ Flügelrad
2 Düsen
3 Wabenkanäle
4 Wabenkatalysator
5 Haube
6 Anschluß
7 Oberfläche Katalysator
8 Federn
9 Lager
10 Flügelrad
10′ Flügelrad
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Entstauben von Wabenkatalysatoren,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- a) es ist eine Düsenplatte (1) vorgesehen, die Düsen (2) im Raster der Wabenkanäle (3) des Waben katalysators (4) aufweist;
- b) die Düsenplatte (1) ist überdeckt von einer Haube (5), die einen Anschluß (6) für Druckluft besitzt;
- c) in der Druckluftführung ist eine Anordnung für eine pulsierende Beaufschlagung der Düsen (2) vor gesehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand der Düsen (2) von der Oberfläche (7)
des Wabenkatalysators (4) periodisch veränderbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Düsenplatte (1) auf einer Gegenkraft
vorrichtung ruht, die sich auf der Oberfläche (7) des
Wabenkatalysators (4) abstützen.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (1) in engem
Abstand durch mindestens ein Flügelrad (10) abgedeckt
ist, das mit Hilfe eines Lagers (9) auf der
Oberfläche (7) der Düsenplatte (1) befestigt ist und
das durch die Druckluft betätigbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Flügelräder (10′) vorgesehen sind, die sich
gegenseitig bereichsweise überdecken.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Düsen (2) einen geringeren
Durchmesser aufweisen, als die Kanäle (3) der Wabe (4).
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Düsen (2) ein Verhältnis von
Durchmesser zu Länge von 1 : 5 bis 1 : 15, vorzugsweise von
1 : 10, aufweisen.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stärke der Düsenplatte (1) bzw.
die Düsenlänge 20 mm und der Düsendurchmesser 2 mm
betragen.
9. Verfahren zum Entstauben von Wabenkatalysatorkanälen in
Verbrennungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß man im
wesentlichen sämtliche Kanäle eines Wabenkatalysator
elements gleichzeitig mit pulsierenden Jetstrahlen
beaufschlagt und vorzgusweise gleichzeitig eine Absau
gung durch die Katalysatorebenen aufrechthält, wobei
der Abstand der Strahlenquelle von der Katalysatorflä
che periodisch verändert wird.
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Publications (2)
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