DE19731926C1

DE19731926C1 - Abgasreinigungsanlage für einen Dieselmotor

Info

Publication number: DE19731926C1
Application number: DE19731926A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Witzel; Wieland Dipl Ing Mathes; Steffen Dipl Ing Schnapp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2017-07-25
Also published as: WO1999005401A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Reinigung von Abgas für einen Dieselmotor, bei der in einem Abgasrohr eine Eindüs-Einrichtung für ein Reduktionsmittel, eine Misch-Ein richtung und eine Katalysator-Einrichtung angeordnet sind. Die Anlage kann insbesondere für einen Schiffs-Dieselmotor eingesetzt werden.

Eine Anlage der eingangs genannten Art wird unter der Be zeichnung SiNOx-Abgasreinigungssystem von der Firma Siemens AG, Berlin und München, Deutschland, vertrieben (Firmenbroschüre "SINOx Stickoxidminderung für stationäre Dieselmotoren", Bestell-Nr. A96001-U91-A232.

Mit einer solchen Anlage kann die Stickoxid-Emission eines Dieselmotors drastisch reduziert werden. Die Funktionsweise des SiNOx-Abgasreinigungssystems basiert auf dem SCR-Verfah ren (Selective Catalytic Reduction). Dabei werden die Stickoxide des Abgases mit einem Reduktionsmittel, wie Ammo niak oder Harnstoff, im Abgasrohr vermischt, in einen Reak torraum geleitet und dort an der Katalysator-Einrichtung zu den umweltfreundlichen Stoffen Wasserstoff und Stickstoff um gesetzt. Zur Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas wird ein statischer Mischer eingesetzt.

Ein solcher statischer Mischer ist beispielsweise aus der EP 0 594 657 bekannt. Er läßt sich insbesondere bei einer Abgasreinigungsanlage für das Abgas von Kraftwerken, aber auch von Dieselmotoren einsetzen. Er besitzt eine Anzahl von Umlenkelementen oder Flügeln, die zur Verwirbelung des strö menden Abgases dienen.

Die Abgasleitung kann insbesondere zwischen dem Turbolader (Verdichter) eines Dieselmotors und zwischen der Abgasreini gungsanlage für die Stickoxid-Reinigung angeordnet sein. Es hat sich nun in der Praxis ergeben, daß bei Montagearbeiten oder bei Servicearbeiten an der Anlage Teile in das Abgasrohr hineinfallen können. Hierbei kann es sich um abgebrochene Teile aus der Katalysator-Einrichtung, aber auch um Flügel aus der Misch-Einrichtung handeln. Dadurch kann es vor allem bei einer senkrecht oder schräg verlegten Rohrleitung für das Abgas - die Abgasführung erfolgt dabei von unten nach oben - zu Schäden am Turbolader und damit zum Stillstand des Diesel motors kommen. Die im Stand der Technik beschriebenen, hier bekannten Abgasreinigungsanlagen enthalten keinerlei Schutz vorrichtungen vor solchen herabfallenden Teilen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine An lage der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, daß sie Schutz vor Teilen, insbesondere vor herabfallenden Teilen, gewährleistet. Falls das Abgasrohr von einem Turbola der des Dieselmotors ausgeht, soll insbesondere auch dieser Turbolader geschützt sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anlage der eingangs ge nannten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein feinma schiges Schutzgitter im Abgasrohr.

Dieses Sieb oder Schutzgitter ist vorzugsweise mit der Misch- Einrichtung kombiniert. Das Schutzgitter und die Misch-Ein richtung, die in der Regel aus Metall bestehen, können dabei miteinander verschweißt sein, so daß sie eine relativ dünne Baueinheit ergeben. Als Misch-Einrichtung wird bevorzugt der eingangs erwähnte statische Mischer eingesetzt.

Das Schutzgitter sollte möglichst an der Anströmseite des Mi schers eingebaut sein. Dann verhindert es nicht nur das Fal len von abgebrochenen Brocken der Katalysatoreinrichtung, sondern auch von abgebrochenen Flügeln des Mischers in Rich tung auf den gegebenenfalls vorhandenen Turbolader und den Dieselmotor.

Das Schutzgitter kann direkt an oder speziell direkt unter halb der Katalysatoreinrichtung eingebaut sein. Falls ein Mi scher vor der Eindüs-Einrichtung integriert ist, dann ist es sinnvoll, auch hier das Schutzgitter anzubringen.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß auch der gegebenenfalls vorhandene Turbolader vor im Abgas rohr vorhandenen Teilchen geschützt ist. Das feinmaschige Schutzgitter stellt in der Regel keinen zusätzlichen Druck verlust dar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von drei Figuren näher erläutert. Darin sind verschiedene Va rianten zur Anordnung des Schutzgitters im Abgasrohr einer Abgasreinigungsanlage für einen Dieselmotor (stationär oder beweglich) dargestellt. Es sind auch Kombinationen möglich. Für gleiche Bauteile sind in den Figuren dieselben Bezugszei chen verwendet. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Abgasreinigungsanlage mit einem Schutzgitter unmittelbar an der Anströmseite der Katalysator- Einrichtung,

Fig. 2 eine Abgasreinigungsanlage mit einer Kombination von Misch-Einrichtung und Schutzgitter zwischen Eindüs-Einrichtung und Katalysator-Einrichtung, so wie

Fig. 3 eine Abgasreinigungsanlage mit einer Kombination von Misch-Einrichtung und Schutzgitter in Strö mungsrichtung vor einer Eindüs-Einrichtung.

Gemäß Fig. 1 gibt ein (nicht gezeigter) Dieselmotor, insbe sondere ein Schiffs-Dieselmotor, Abgas A über einen Verdich ter oder Turbolader 2 in ein Abgasrohr 4. Das Abgasrohr 4 ist hier speziell senkrecht oder leicht schräg zur Senkrechten verlegt. Das eingeleitete Abgas A trifft auf eine Eindüs-Ein richtung 6 für ein Reduktionsmittel r, z. B. für Ammoniak (NH₃) oder insbesondere für Harnstoff in wäßriger Lösung. Die Mischung aus Abgas A und Reduktionsmittel r trifft anschlie ßend auf eine Misch-Einrichtung 8, die insbesondere aus einem korrosionsfesten Metall hergestellt ist. Diese Misch-Einrich tung ist ein sogenannter "statischer Mischer" und kann bevor zugt nach der EP 0 594 657 aufgebaut sein. Hier findet eine gute Durchmischung oder Verwirbelung statt. Die Mischung aus Abgas A und Reduktionsmittel r wird sodann in einen ver größerten Reaktionsraum 10 geleitet. In diesem befindet sich ein Sieb oder Schutzgitter 12. Dieses Schutzgitter 12 besteht aus einem Gewebe von Metallfäden; seine Dicke d liegt bei spielsweise zwischen 2 mm und 4 mm. Unmittelbar danach ist eine Katalysator-Einrichtung 14 eingebaut, die vorliegend aus drei in Ebenen I, II und III übereinander liegenden Modulen eines DeNOx-Katalysators besteht. Das hier gereinigte Abgas A' wird über eine Auslaßöffnung 18 weitergeleitet, beispiels weise ins Freie abgegeben.

Aus Fig. 1 wird deutlich, daß das Schutzgitter 12 die Misch- Einrichtung 8, die Eindüs-Einrichtung 6 und auch den Turbola der 12 vor herabfallenden abgebrochenen Katalysator-Teilchen oder -Brocken schützt.

Fig. 2 entspricht weitgehend Fig. 1. Jedoch ist hier das metallische Schutzgitter 12 zwischen der Eindüs-Einrichtung 6 und der Misch-Einrichtung 8, und zwar unmittelbar vor deren Anströmfläche, angeordnet. Aus Fig. 2 wird auch deutlich, daß das Schutzgitter 12 und die Misch-Einrichtung 8 ineinan der integriert sind und eine Baueinheit bilden. Mit anderen Worten: Sie können miteinander verschweißt sein. In dieser Variante schützt das Schutzgitter 12 sowohl die Eindüs-Ein richtung 6 als auch den Turbolader 2 vor abgebrochenen Kata lysatorteilchen und vor Mischflügeln, die von der Misch-Ein richtung 6 abgebrochen sind. Auch hier ist also ein Schutz des Turboladers 2 gewährleistet und damit ein Stillsetzen des Dieselmotors verhindert.

Auch bei der Abgasreinigungsanlage nach Fig. 3 ist eine In tegration oder Kombination von metallischem Schutzgitter 12 und metallischer Misch-Einrichtung 8 vorgesehen. Diese beiden Bauteile 8, 12 können auch hier wieder miteinander ver schweißt sein. Die Kombination 8, 12 ist hier - in Strömungs richtung des Abgases A gesehen - vor der Eindüs-Einrichtung 6 für das Reduktionsmittel r angeordnet, wobei das Schutzgitter 12 dem Turbolader 2 zugewandt ist. Das Schutzgitter 12 ist also auf der Seite des Turboladers 2 angeordnet. Die Anord nung ist so getroffen, daß die Eindüs-Einrichtung 6 im Turbo lenzbereich der Kombination 8, 12 liegt. Auch hier bilden das Schutzgitter 12 und die Misch-Einrichtung 8 wiederum bevor zugt eine einheitlich handhabbare Baueinheit.

Abschließend soll noch erwähnt werden, daß bei allen Ausfüh rungsformen zweckmäßigerweise im Abgasrohr 4 in der Nähe des Schutzgitters 12 eine Zugangsöffnung (nicht gezeigt), bei spielsweise auch ein Mannloch, angeordnet sein kann. Diese Zugangsöffnung in der Nähe des Schutzgitters 12 ist sinnvoll, um herabgefallene Teiule, also z. B. Katalysatorstücke, Mi scherstücke oder Düsenteile, schnell zu entfernen.

Claims

1. Anlage zur Reinigung von Abgas (A) für einen Dieselmotor, bei der in einem Abgasrohr (4) eine Eindüs-Einrichtung (6) für ein Reduktionsmittel (r), eine Misch-Einrichtung (8) und eine Katalysator-Einrichtung (14) angeordnet sind, gekennzeichnet durch ein feinmaschiges Schutzgitter (12) im Abgasrohr (4).

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (12) mit der Misch-Einrichtung (8) kombiniert ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (12) an der Anströmseite der Misch-Einrichtung (8) fest angeordnet ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (12) - in Strömungsrichtung des Abgases (A) ge sehen - hinter oder vor der Eindüs-Einrichtung (6) angeordnet ist (Fig. 2 bzw. 3).

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (12) direkt an der Anströmseite der Katalysator- Einrichtung (14) fest angeordnet ist (Fig. 1).

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab gasrohr (4) vertikal oder schräg zur Vertikalen verlegt ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab gasrohr (4) an einen Turbolader (2) angeschlossen ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgitter (12) aus einem Gewebe von Metallfäden besteht.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d) des Schutzgitters (12) zwischen 2 mm und 4 mm liegt.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kata lysator-Einrichtung (14) mehrere Ebenen (I, II, III) umfaßt.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ihre Anwendung bei einem Schiffs-Dieselmotor.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgasrohr (4) in der Nähe des Schutzgitters (12) eine Zugangsöffnung vorgesehen ist.