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DE9308772U1 - Device for operating a combustion system, in particular in the form of a cogeneration or a combined heat and power plant with an exhaust gas cleaning system, in particular for the combustion of heavy heating oil or heavy oil - Google Patents

Device for operating a combustion system, in particular in the form of a cogeneration or a combined heat and power plant with an exhaust gas cleaning system, in particular for the combustion of heavy heating oil or heavy oil

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DE9308772U1
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Description

Anmelder: Herr Dipl.-Ing. Arno Schneider, 53343
Wachtberg, Marienforster Weg 7
Applicant: Mr. Dipl.-Ing. Arno Schneider, 53343
Wachtberg, Marienforster Weg 7

Vertreter: Patentanwalt Dipl.-Phys. Theodor Koch,
Colmantstr. 20, 53115 Bonn
Representative: Patent Attorney Dipl.-Phys. Theodor Koch,
Colmantstr. 20, 53115 Bonn

Bezeichnung: Vorrichtung zum Betrieb einer Verbrennungsanlage, insbesondere in Form einer Kraft-Wärme-Kopplung oder einer Blockheizkraftwerteinlage mit einer Abgasreinigungsanlage, insbesondere zur Verbrennung von schwerem Heizöl oder von Schweröl.Designation: Device for operating a combustion plant, in particular in the form of a combined heat and power plant or a combined heat and power plant with an exhaust gas purification system, in particular for the combustion of heavy heating oil or heavy oil.

Die vorliegende Erneuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betrieb einer Verbrennungsanlage, insbesondere in Form einer Kraft-Wärme-Kopplung oder einer Blockheizkraftwerksanlage, mit Diesel-, Zündstrahl·-, Gas/Diesel-, großen Gas-Otto-Motoren, Gasturbinen und/oder einer Kessel·anl·age unter Verfeuerung von f^ssigen, gasförmigen oder festen Brennstoffen, insbesondere von Schweröl, mit einer Abgasreinigungsaniage, bestehend zumindest aus einer Nachbrennkammer eines Prozeßofens oder einer Kessel·anl·age, wobei die Kessel·- oder Ofenanl·age eine oder zwei Nachverbrennungsstufen aufweist und vorzugsweise ais Rekuperator betreibbar ist, so daß die in die Verbrennungsaniage rückzuführenden gereinigten Rauchgasströme kühibar sind,
und aus einer Zuieitungs- und Beimischeinrichtung sowie einer Regeivorrichtung für die erste und zweite Nachverbrennungsstufe, so daß die in diesen Verbrennungsstufen beizumischenden Brennstoff-, Sauerstoff- oder Zuschiagmengen zur Abgasnachbehand^ng und zur Vermeidung der B^dung von Schadstoffen oder zu deren Verringerung in die Nachbrennkammern eindüsbar und/oder vorher einbringbar
The present innovation relates to a device for operating a combustion plant, in particular in the form of a combined heat and power plant or a cogeneration plant, with diesel, pilot jet, gas/diesel, large gas-Otto engines, gas turbines and/or a boiler plant burning liquid, gaseous or solid fuels, in particular heavy oil, with an exhaust gas purification system consisting of at least one afterburning chamber of a process furnace or a boiler plant, the boiler or furnace plant having one or two afterburning stages and preferably being operable as a recuperator, so that the purified flue gas streams to be returned to the combustion plant can be cooled,
and a supply and mixing device as well as a control device for the first and second post-combustion stages, so that the fuel, oxygen or additive quantities to be mixed in these combustion stages for exhaust gas aftertreatment and to avoid the formation of pollutants or to reduce them can be injected into the post-combustion chambers and/or introduced beforehand.

sind, wobei in der ersten Nachverbrennungsstufe lediglich unter Brennstoffzufuhr und unter erhöhter Temperatur Rauchgasbestandteile mit kleineren Sauerstoffbindungsenergien als C0~ ohne zusätzliche Verbrennungluftzufuhr ausbrennbar sind oder wobei in der Rauchgasführung vor der ersten und/oder zweiten Nachverbrennungsstufe eine Vorrichtung zur Messung der freien und gebundenen 0~- Restmengen angelegt ist und somit die Brennstoffzufuhr als auch die Sauerstoffzufuhr in bezug auf den umzuwandelnden Massenstrom stationär und/oder weitgehend stöchiometrisch dosiert erfolgt, und daß vorzugsweise zur Rückführung eines Teils des Rauchgasstromes der Kessel- oder Ofenanlage zu den Brennkammern oder Verbrennungsräumen der Verbrennungsanlage ein Leitungssystem zwischen Auslaß der Kessel- oder Ofenanlage und dem Einlaß der Brennkammern oder Verbrennungsräume der Verbrennungsanlage vorgesehen ist. Eine derartige Vorrichtung, insbesondere zum Betrieb von Kraft-Wärme-Kopplungen oder von Blockheizkraftwerksanlagen ist dabei gemäß der DE 38 24 813 C2 bekannt.are, whereby in the first post-combustion stage only with fuel supply and at elevated temperature flue gas components with smaller oxygen binding energies than C0~ can be burned out without additional combustion air supply, or whereby a device for measuring the free and bound residual 0~ quantities is installed in the flue gas duct before the first and/or second post-combustion stage and thus the fuel supply as well as the oxygen supply is carried out in a stationary and/or largely stoichiometric manner in relation to the mass flow to be converted, and that preferably for returning a part of the flue gas flow of the boiler or furnace system to the combustion chambers or combustion chambers of the combustion system, a line system is provided between the outlet of the boiler or furnace system and the inlet of the combustion chambers or combustion chambers of the combustion system. Such a device, in particular for operating combined heat and power plants or cogeneration plants, is known from DE 38 24 813 C2.

Gemäß diesem Patent ist es weitgehend möglich, den Abgasstrom von Kraft-Wärme-Kopplungssystemen im Prozeßofen oder in einer Kesselanlage durch Nachverbrennung derart zu reinigen, daß er nur noch eine äußerst geringe Schadstoffbelastung aufweist. Es werden dabei brennbare Restbestandteile der Primär-Brennstoffe aus dem Hauptverbrennungsprozeß als auch brennbare Bestandteile aus der Nachverbrennungsstufe aus dem Rauchgas bei Einsatz einer exakten Regelung weitgehend beseitigt, zumindest sofern keine Verbrennung von Schweröl oder schwerem Heizöl erfolgt.According to this patent, it is largely possible to clean the exhaust gas flow from combined heat and power systems in the process furnace or in a boiler system by post-combustion in such a way that it only has an extremely low pollutant load. Combustible residual components of the primary fuels from the main combustion process as well as combustible components from the post-combustion stage are largely eliminated from the flue gas when a precise control system is used, at least if no heavy oil or heavy heating oil is burned.

Eine Abgasreinigung bei Schweröl oder schwerem Heizöl istExhaust gas purification for heavy oil or heavy heating oil is

dabei insofern problematisch, als ein großer-SO9 und NO Anteil in den Rauchgasen bei derartigen Primärbrennstoffen vorhanden ist. Es ist dabei praktisch nicht möglich, in der ersten Nachverbrennungsstufe zusätzliche Primär-Brennstoffmengen zu den unverbrannten Brennstoffmengen derart einzudüsen, daß ein stöchiometrischer Verbrauch der gesamten Restsauerstoffmengen unter Reduktion der NO und CO Abgasbestandteile erfolgt.This is problematic in that a large proportion of SO 9 and NO is present in the flue gases of such primary fuels. It is practically impossible to inject additional primary fuel quantities into the unburned fuel quantities in the first post-combustion stage in such a way that a stoichiometric consumption of the total residual oxygen quantities occurs while reducing the NO and CO exhaust gas components.

Der Betrieb einer derartigen Abgasreinigungsanlage mit einer ersten und zweiten Nachverbrennungsstufe in einer Kesselanlage unterschreitet dabei insbesondere im stationären Betrieb, wo die Zudosierung der Primärstoff- und Sauerstoffmengen manuell erfolgt oder wo sie lediglich ohne Messung der restlichen freien und gebundenen Restsauerstoff anteile entsprechend einer Kennlinienfeldregelung erfolgt, sehr oft die Grenzwerte der TA-Luft nicht erheblich.The operation of such an exhaust gas purification system with a first and second post-combustion stage in a boiler system very often does not fall significantly below the limit values of the TA-Luft, particularly in stationary operation, where the addition of the primary material and oxygen quantities is done manually or where it is only done without measuring the remaining free and bound residual oxygen components in accordance with a characteristic field control.

Der NO -Anteil kann dabei zudem bei Schweröl und dgl. auch durch die doppelte Nachverbrennung zweier Nachverbrennungsstufen gemäß der DE 38 24 813 C2 nicht wesentlich gesenkt werden.In addition, the NO content cannot be significantly reduced in heavy oil and the like even by double afterburning in two afterburning stages according to DE 38 24 813 C2.

Auch bei einer Abgasreinigung gemäß der JP-OS 60 156 kann dabei der Stickoxid-Gehalt der Abgase nicht völlig abgesenkt werden.Even with exhaust gas purification in accordance with JP-OS 60 156, the nitrogen oxide content of the exhaust gases cannot be completely reduced.

Bei dieser bekannten selektiven nichtkatalytischen Abgasreinigung (SNCR) weisen dabei die Abgase der Brennkammern immer noch die für Kesselabgase üblichen Stickoxid-Werte auf, etwa 150-200 Ppm. Es ist dabei insbesondere keine vollständige Ausbrennung der Abgase bezug-With this known selective non-catalytic exhaust gas purification (SNCR), the exhaust gases from the combustion chambers still have the nitrogen oxide values that are usual for boiler exhaust gases, around 150-200 ppm. In particular, there is no complete burnout of the exhaust gases with regard to

lieh solcher Restbestandteile möglich, welche bei Temperaturen unter 800 C ausbrennbar sind.It is possible to remove residual components that can be burned out at temperatures below 800 C.

Die Verwendung eines Abgasreinigungsverfahrens durch Nachverbrennung der Rauchgase in einer Heizkessel- oder Ofenanlage gemäß der DE 38 24 813 C2, insbesondere unter Bildung von Wärme-Kraft-Kopplungen, ist dabei insofern wünschenswert, als durch diese Nachverbrennung ein hoher energetischer Wirkungsgrad der Verbrennungsanlage unter Berücksichtigung der in der Nachverbrennung gewinnbaren Energie gegeben ist. Es wird insofern die Dieselmotorenanlage und die Heizkesselanlage parallel gefahren, also nicht zeitlich getrennt betrieben. Es ist insofern eine optimale Ausnutzung des Energieinhaltes der Brennstoffe gegeben.The use of an exhaust gas purification process by afterburning the flue gases in a boiler or furnace system according to DE 38 24 813 C2, in particular by forming heat and power coupling, is desirable insofar as this afterburning ensures a high energy efficiency of the combustion system, taking into account the energy that can be obtained in the afterburning. In this respect, the diesel engine system and the boiler system are run in parallel, i.e., they are not operated separately in time. In this respect, the energy content of the fuels is optimally utilized.

Ein derartig hoher energetischer Wirkungsgrad ist dabei bei einer alleinigen Dieselmotorenanlage mit bloßen Reduktions- und Oxydationskatalysatoren zur Abgasreinigung nicht erzielbar.Such a high level of energy efficiency cannot be achieved with a diesel engine system alone with only reduction and oxidation catalysts for exhaust gas purification.

Die Aufgabe der vorliegenden Erneuerung besteht daher darin, eine Vorrichtung zum Betrieb einer Verbrennungsanlage mit einer Kessel- oder Ofenanlage zur Nachverbrennung der Abgase und zum Abbau deren Schadstoffe gemäß der DE 38 24 813 C2 derart zu verbessern, daß einerseits mit einenm hohen energetischen Wirkungsgrad die Anlage fahrbar ist und andererseits die Oxydation und Reduktion der Schadstoffe wirkungsvoller erfolgen kann, wobei insofern insbesondere eine Verbrennung von Schweröl und schwerem Heizöl unter Reduktion und Oxydation der NO -Anteile des Rauchgases ermöglicht werden soll. Die Oxydation der Schadstoffe in der Abgasreinigungsanlage soll dabeiThe purpose of the present innovation is therefore to improve a device for operating an incineration plant with a boiler or furnace system for the afterburning of exhaust gases and for the reduction of their pollutants in accordance with DE 38 24 813 C2 in such a way that, on the one hand, the plant can be operated with a high level of energy efficiency and, on the other hand, the oxidation and reduction of the pollutants can be carried out more effectively, whereby in particular the combustion of heavy oil and heavy heating oil with reduction and oxidation of the NO components of the flue gas should be made possible. The oxidation of the pollutants in the exhaust gas purification system should

möglichst gemäß der DE 38 24 813 C2 derart erfolgen, daß S0~ nicht in SOo umgewandelt wird. Die Bildung von SOo, welches bei selektiven Oxydationskatalysatoren aufgrund der TiOp- und Platinbeschichtung in der Regel anfällt, soll dabei bei Verwendung derartiger Selektivkatalysatoren möglichst ausgeschlossen werden.if possible in accordance with DE 38 24 813 C2 in such a way that S0~ is not converted into SOo. The formation of SOo, which usually occurs in selective oxidation catalysts due to the TiOp and platinum coating, should be excluded as far as possible when using such selective catalysts.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Ausbildung der Vorrichtung zum Betrieb einer Verbrennungsanlage der eingangs genannten Art gemäß Schutzanspruch 1 vorgesehen.To solve this problem, the design of the device for operating an incineration plant of the type mentioned at the outset is provided in accordance with claim 1.

Die Abgasreinigungsanlage besteht insofern aus einer kombinierten selektiv-katalytischen Abgasreinigungsanlage mit mindestens einem NO -selektiven Reduktionskatalysator und möglichen Oxydationskatalysatoren zur CO- und CH-Verbrennung sowie einer Abgasreinigungsanlage gemäß der DE 38 24 813 C2 mit zumindest erster oder auch erster und zweiter Nachverbrennungsstufe.The exhaust gas purification system consists of a combined selective-catalytic exhaust gas purification system with at least one NO-selective reduction catalyst and possible oxidation catalysts for CO and CH combustion as well as an exhaust gas purification system according to DE 38 24 813 C2 with at least a first or also a first and second afterburning stage.

Es ist dabei im Prinzip eine Vor- oder auch Nachschaltung der Selektivkatalysatoren gegenüber der Heizkessel- und Ofenanlage möglich. Bei einem vorgeschalteten Reduktionskatalysator wird dabei das NO aus dem Rauchgas, z.B. dem Dieselmotorenabgasen großteils herausgepickt, bevor die Nachverbrennung stattfindet.In principle, it is possible to install the selective catalysts upstream or downstream of the boiler and furnace system. With an upstream reduction catalyst, the NO is largely removed from the flue gas, e.g. from diesel engine exhaust gases, before the afterburning takes place.

Die Regelung der Reaktionsmitteldosierung (z.B. Harnstoff) und die stöchiometrische Zudosierung von Brennstoffen in der ersten Nachverbrennungsstufe und von Brennstoffen und Sauerstoff in der zweiten Nachverbrennungsstufe der Heizkesselanlage kann dabei in einfachster Weise gemäß der Leistung der Dieselmotoren erfolgen, wobei es im wesentlichen gilt, CO in CO2 abzubauen. Es kann dabei eineThe regulation of the reactant dosage (e.g. urea) and the stoichiometric addition of fuels in the first post-combustion stage and of fuels and oxygen in the second post-combustion stage of the boiler system can be carried out in the simplest way according to the performance of the diesel engines, whereby the main aim is to break down CO into CO2. A

einfache Kennlinienfeldregelung statt einer A -Regelung erfolgen. Es ist insofern oft nicht mehr notwendig über eine Sonde den Restsauerstoffgehalt im Abgas zu messen, wie diese gemäß Vorrichtung gemäß dem Verfahren DE 38 24 813 C2 vorgesehen ist.simple characteristic field control instead of A control. It is therefore often no longer necessary to measure the residual oxygen content in the exhaust gas using a probe, as is provided for in the device according to the method DE 38 24 813 C2.

Der Betrieb der ersten und zweiten Nachverbrennungsstufe kann dabei auch teilweise stationär erfolgen. Die Nachverbrennung in einem Heizkessel hat dabei den Vorteil, daß ein höheres Temperaturniveau für das in einem Wärmetauscher aufzuheizende Medium des Sekundärkreises (Thermoöl, Dampf und dgl.) erreicht wird. Es tritt bei der Kombination der beiden Abgasreinigungsanlagen im Kessel keine Volumenerhöhung durch die Brennstoffzufuhr ein, so daß keine größeren Anteile von Schadstoffen entstehen. Die Brennstoffzufuhr führt nur zu einer größeren Masse der Abgase, daß heißt, die Abgase werden dichter.The operation of the first and second post-combustion stages can also be partially stationary. Post-combustion in a boiler has the advantage that a higher temperature level is achieved for the medium in the secondary circuit (thermal oil, steam, etc.) that is heated in a heat exchanger. When the two exhaust gas purification systems are combined in the boiler, there is no increase in volume due to the fuel supply, so that no large amounts of pollutants are produced. The fuel supply only leads to a larger mass of exhaust gases, i.e. the exhaust gases become denser.

Sofern die Primär-Brennstoff- und Sauerstoffzugabe in der ersten und zweiten Nachverbrennungsstufe sowie die Reaktionsmittelzugabe in den Abgasstrom vor dem NO Abgasstrom nahezu stöchiometrisch erfolgt, lassen sich dabei durch die Kombination der Abgasreinigungsanlagen erheblich niedrige NO -, CO- und C H -EmissionswerteIf the primary fuel and oxygen addition in the first and second post-combustion stage as well as the addition of reactants to the exhaust gas stream before the NO exhaust gas stream is carried out almost stoichiometrically, the combination of the exhaust gas purification systems can achieve significantly low NO, CO and C H emission values.

&khgr; mnx mn

erreichen.to reach.

Dies gilt insbesondere beim Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplungen und Blockheizkraftwerksanlagen.This applies in particular to the use of combined heat and power plants and cogeneration plants.

Aufgrund des möglichen stationären Betriebs der ersten und zweiten Nachverbrennungsstufe bzw. einer einfachen Kennlinienfeldregelung der Kessel- oder Ofenanlage ist dabei der notwendige regelungs- und steuerungstechnischeDue to the possible stationary operation of the first and second post-combustion stage or a simple characteristic field control of the boiler or furnace system, the necessary control and regulation technology

Aufwand zum Betrieb der Selektivkatalysatoren -als auch der beiden Nachverbrennungsstufe erheblich geringer, als wenn in Einzelschaltung die notwendige Abgasreinigung vorgenommen wird.The effort required to operate the selective catalysts and the two afterburning stages is considerably lower than if the necessary exhaust gas purification is carried out individually.

Bei der katalytischen Abgasreinigunssanlage lassen sich dabei durch die Reaktionsmitteieindüsung insbesondere auch im Abgas vorhandene Kohlenwasserstoffe umformieren und frei werdende Kohlenstoffe zu Kohlenmonoxid umwandeln. In anschließenden Oxydationskatalysatoren läßt sich dann die anfallende CO-Menge zu Wasserdampf und Kohlendioxid oxydieren. Die höheren Kohlenwasserstoffe, die den
typischen Dieselgeruch der Abgase erzeugen, werden so wirksam aufoxydiert, so daß die Abgase geruchlos werden. Die Reduktionskatalysatoren lassen sich dabei mit herkömmlichen Vorrichtungen zum Dosieren und Versprühen des stickstoffhaltigen Reaktionsmittels betreiben.
Gleiches gilt für die Oxydationskatalysatoren, wo mit normalen Misch- und Katalysatoraufwand eine NO -Konzen-
In the catalytic exhaust gas purification system, the injection of reactants allows hydrocarbons present in the exhaust gas to be converted and the released carbon to be converted into carbon monoxide. The resulting amount of CO can then be oxidized to water vapor and carbon dioxide in subsequent oxidation catalysts. The higher hydrocarbons that make up the
The oxidizing agents that produce the typical diesel smell in the exhaust gases are effectively oxidized so that the exhaust gases become odorless. The reduction catalysts can be operated with conventional devices for dosing and spraying the nitrogen-containing reactant.
The same applies to the oxidation catalysts, where with normal mixing and catalyst expenditure a NO concentration

3
tration von kleiner als 100-200 mg/m erreichbar ist.
3
tration of less than 100-200 mg/m can be achieved.

Zum Betrieb der katalytischen Abgasreinigungsanlage, insbesondere zur Harnstoffeindüsung sind dabei die vier Hauptkomponenten Abgasmisch- und Katalysatorgehäuse, Reaktionsmitteltank, Reaktionsmitteldosiereinrichtung und elektronische Anlagensteuerung nötig, wie diese in den Ansprüchen 2-15 im einzelnen beansprucht und insbesondere zur Harnstoffeindüsung gemäß der schweizerischen Patentanmeldung 00 556/92 beschrieben sind.To operate the catalytic exhaust gas purification system, in particular for urea injection, the four main components exhaust gas mixing and catalyst housing, reactant tank, reactant metering device and electronic system control are required, as claimed in detail in claims 2-15 and in particular for urea injection according to the Swiss patent application 00 556/92.

Die Harnstoffzudosierung läßt sich dabei vor dem Katalysator mit einem sehr hohen Pyrolysations- und Durchmischungsgrad erreichen, wobei ein weitgehend voll-The urea addition can be achieved upstream of the catalyst with a very high degree of pyrolysis and mixing, whereby a largely complete

ständiger Zerfall des Harnstoffes in Ammoniak und Kohlendioxid oder dessen Umwandlung in Ammoniak, Zyanursäure und Kohlendioxid erreichbar ist. Die Pyrolyse muß dabei bei Temperaturen höher als 270 C erfolgen, so daß keine Cyanide und Blausäure gebildet werden. Die Harnstoffdosierung erfolgt dabei gemäß der Leistung des Verbrennungsmotors, wobei über eine Microprozessorsteuerung für das Reaktionsmittelregelventil der Reaktionsmittelzufluß in Abhängigkeit vom Generatorleistungssignal des Verbrennungsmotors gemäß einer vorprogrammierten NO -Massenstromkurve erfolgen kann und dabei der Verbrennungsmotor leistungsvariabel fahrbar ist. Es ist dabei keine Aussteuerung der Harnstoffdosierung als Funktion des sich einstellenden Massenstromes notwendig.constant decomposition of the urea into ammonia and carbon dioxide or its conversion into ammonia, cyanuric acid and carbon dioxide is achievable. The pyrolysis must take place at temperatures higher than 270 C so that no cyanides and hydrocyanic acid are formed. The urea dosage is carried out according to the performance of the combustion engine, whereby a microprocessor control for the reactant control valve allows the reactant flow to take place depending on the generator power signal of the combustion engine according to a pre-programmed NO mass flow curve, and the combustion engine can be driven with variable performance. There is no need to control the urea dosage as a function of the resulting mass flow.

Die Handhabung von Harnstoff ist dabei gegenüber der Eindüsung von Ammoniak aufgrund des fehlenden belästigenden Geruchs und der fehlenden Explosionsgefahr unproblematischer.The handling of urea is less problematic than the injection of ammonia due to the lack of an unpleasant smell and the lack of risk of explosion.

Vorteilhafte Ausführungsformen der neuerungsgemäßen
Vorrichtung zum Betrieb einer Verbrennungsanlage mit Nachverbrennung der Abgase und einer selektiven katalytischen Abgasreinigung ergeben sich ferner aus den Schutzansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der verwendeten Anlage, wobei die Verwendung eines bloßen Reduktionskatalysators als auch eines selektiv wirkenden Doppelkatalysators aus einer Anordnung von Reduktions- und Oxydationskatalysatoren erläutert ist.
Advantageous embodiments of the new
Device for operating a combustion plant with afterburning of the exhaust gases and a selective catalytic exhaust gas purification are furthermore evident from the protection claims and the following description of a preferred embodiment of the plant used, wherein the use of a simple reduction catalyst as well as a selectively acting double catalyst comprising an arrangement of reduction and oxidation catalysts is explained.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Figur 1: Eine Kraft-Wärme-Kopplung mit einer Dieselmotorenanlage und mit einer Abgasreinigung in einem Heizkessel durch Abgasnachverbrennung sowie einer vorgeschalteten katalytischen Abgasreinigung mit Reduktions- und Oxydationskatalysatoren, wobei in das dem Reduktionskatalysator zuzuführende Abgas Harnstoff als Reaktionsmittel eingedüst, pyrolisiert und mit dem Abgas vermischt wird.Figure 1: A combined heat and power system with a diesel engine system and with exhaust gas purification in a boiler by exhaust gas afterburning as well as an upstream catalytic exhaust gas purification with reduction and oxidation catalysts, where urea is injected as a reactant into the exhaust gas to be fed to the reduction catalyst, pyrolyzed and mixed with the exhaust gas.

Figur 2: Eine schematische Darstellung der Schaltung der Abgasführung des Dieselmotors mit integrierter Abgasnachbehandlung in einem Heizkessel in welchem zusätzliche Brennstoffmengen und/oder Sauerstoffmengen dem Abgas zugemischt werden, um die Schadstoffe in diesem Heizkessel zur Abgasnachbehandlung in einer ersten Nachverbrennungsstufe (Reduktionsstufe) und einer zweiten Nachverbrennungsstufe (Oxydationsstufe) abzubauen.Figure 2: A schematic representation of the circuit of the exhaust gas routing of the diesel engine with integrated exhaust gas aftertreatment in a boiler in which additional amounts of fuel and/or oxygen are mixed with the exhaust gas in order to break down the pollutants in this boiler for exhaust gas aftertreatment in a first afterburning stage (reduction stage) and a second afterburning stage (oxidation stage).

Fig. 3-7: Alternative Anordnungen der zur selektiven katalytischen Abgasreinigung verwendeten,
jeweils als Wabenkatalysatoren aufgebauten Reduktions- und/oder Oxydationskatalysatoren, wobei gemäß Figur 3 dem zur Nachverbrennung dienenden Heizkessel ein Reduktionskatalysator vorgeschaltet ist,
Fig. 3-7: Alternative arrangements of the catalysts used for selective catalytic exhaust gas purification,
reduction and/or oxidation catalysts constructed as honeycomb catalysts, whereby, according to Figure 3, a reduction catalyst is installed upstream of the boiler used for afterburning,

gemäß Figur 4 dem Heizkessel ein selektiv wirkender Doppelkatalysator aus Reduktions- und Oxydationskatalysator vorgeschaltet ist,
gemäß Figur 5 dem Heizkessel lediglich ein
Reduktionskatalysator nachgeschaltet ist,
gemäß Figur 6 die Nachschaltung mehrerer Reduktions- und Oxydationskatalysatoren vorgesehen ist und gemäß Figur 7 Reduktionskatalysatoren dem Heizkessel vor- und Oxydationskatalysatoren diesem nachgeschaltet sind.
According to Figure 4, a selectively acting double catalyst consisting of a reduction and an oxidation catalyst is installed upstream of the boiler,
According to Figure 5, the boiler only has a
Reduction catalyst is connected downstream,
According to Figure 6, the downstream connection of several reduction and oxidation catalysts is provided and according to Figure 7, reduction catalysts are connected upstream of the heating boiler and oxidation catalysts are connected downstream of it.

In der in Figur 1 dargestellten Dieselmotorenanlage (2) einer Kraft-Wärme-Kopplung mit Rauchgasreinigung wird das Rauchgas zunächst in eine selektive katalytische Abgasreinigungsanlage (4) geführt. Es erfolgt dort eine Reaktionsmitteleindüsung in das Rauchgas zur NO Reduktion in einer Anordnung aus drei Reduktionskatalysatoren (22). Ferner sind zwei Oxydationskatalysatoren (23) zur CO und CH-Verbrennung vorgesehen. Anschließend wird das Rauchgas einer Vorrichtung zur Nachverbrennung (1) mit einem Heizkessel (3) zugeführt.In the diesel engine system (2) of a combined heat and power plant with flue gas cleaning shown in Figure 1, the flue gas is first fed into a selective catalytic exhaust gas cleaning system (4). There, a reactant is injected into the flue gas to reduce NO in an arrangement of three reduction catalysts (22). Two oxidation catalysts (23) are also provided for CO and CH combustion. The flue gas is then fed to a post-combustion device (1) with a boiler (3).

In Figur 1 erkennt man dabei den prinzipiellen Aufbau der selektiven katalytischen Abgasreinigungsanlage (4).Figure 1 shows the basic structure of the selective catalytic exhaust gas purification system (4).

Eine in einem Reaktionsmittel-Lagertank (24) aufbereiteteA reactant storage tank (24) prepared

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wässrige Harns toff lösung wird dabei in den heißen, einen Luftüberschuß von &lgr; = 1,5 - 2,5 aufweisenden Abgasstrom (30) der Dieselmotoren- oder Diesel/Gasmaschinenabgase inline durch einen in einem Mischkanal (25) angeordnete Mischer (34) homogen eingemischt. In einem in-line anschließenden Reaktionskanal (26) werden die reduzierbaren Abgaskomponenten mit der wässrigen Harnstoff lösung in drei selektiven, nichtzeolithhaltigen Reaktionskatalysatoren (22) und anschließend die oxydierbaren Abgaskomponenten ohne Reaktionsmittel in den zwei Oxydationskatalysatoren (23) je nach Erfordernis zur weitgehend vollständigen Reaktion zu unschädlichen Gasen gebracht.Aqueous urea solution is homogeneously mixed into the hot exhaust gas flow (30) of the diesel engine or diesel/gas engine exhaust gases, which has an excess air of λ = 1.5 - 2.5, inline by a mixer (34) arranged in a mixing channel (25). In an in-line reaction channel (26), the reducible exhaust gas components are reacted with the aqueous urea solution in three selective, non-zeolite-containing reaction catalysts (22) and then the oxidizable exhaust gas components without reactants in the two oxidation catalysts (23) to produce harmless gases for a largely complete reaction as required.

Der Harnstoff wird dabei in einem dem Mischkanal (25) vorgeschalteten Pyrolysationskanal (27) durch einen dort mündenden Zweistoffdüsenapparat (28) eingebracht, wobei der Harnstoff über einen innen koaxial in einem Mantelrohr geführten Harnstoff leiter (29) zugeführt wird. Über in dem Mantelrohr koaxial außerhalb des Harnstoffleiters geführte Druckluft wird dabei ein feinteiliges Versprühen der wässrigen Harnstoff lösung über eine Düse (31) des Zweistof fdüsenapparates (28) erreicht.The urea is introduced into a pyrolysis channel (27) upstream of the mixing channel (25) through a two-component nozzle device (28) opening there, with the urea being supplied via a urea conductor (29) guided coaxially inside a jacket pipe. A finely divided spraying of the aqueous urea solution via a nozzle (31) of the two-component nozzle device (28) is achieved via compressed air guided coaxially outside the urea conductor in the jacket pipe.

Die elektrische Anlagensteuerung (33) zur Reaktionsmitteleindüsung ist dabei in einem Steuerschrank (33) untergebracht und überwacht und steuert ein Tankrührwerk und das Tankniveau im Reaktionsmittel-Lagertank (24), eine Reaktionsmittelpumpe (34), einen Düsenluftverdichter (35), ein Reaktionsmittelregelventil (36) mit Umschaltung für die Arbeits- und Ausblasstellung des Zweistoffdüsenapparates (28), den Reaktionsmittelregler im Steuerschrank (33') zur Einstellung der Betriebszustände der selektiven Katalysatoranlage mit digitaler Anzeige der Soll- undThe electrical system control (33) for reactant injection is housed in a control cabinet (33) and monitors and controls a tank agitator and the tank level in the reactant storage tank (24), a reactant pump (34), a nozzle air compressor (35), a reactant control valve (36) with switchover for the working and blow-out position of the two-fluid nozzle device (28), the reactant controller in the control cabinet (33') for setting the operating states of the selective catalyst system with digital display of the target and

Istwerte der Reaktionsmittelmenge, die Abgas temperatur, den Abgasgegendruck und eine elektronische Fehlermeldung.Actual values of the reactant quantity, the exhaust gas temperature, the exhaust gas back pressure and an electronic error message.

Die Steuerung erfolgt dabei nach Euronorm EN 60 204, wobei über eine Microprozessorsteuerung für das Reaktionsmittelregelventil (36) gewährleistet ist, daß die Dieselmotorenanlage (2) leistungsvariabel gefahren werden kann und dabei der Reaktionsmittelfluß abhängig vom Generatorleistungssignal der Dieselmotorenanlage gemäß einer vorprogrammierten NO -Massenstromkurve gesteuert wird.The control is carried out in accordance with Euronorm EN 60 204, whereby a microprocessor control for the reactant control valve (36) ensures that the diesel engine system (2) can be operated with variable power and that the reactant flow is controlled depending on the generator power signal of the diesel engine system according to a pre-programmed NO mass flow curve.

Die Anlage des Mischkanals (25), des Reaktionskanales (26) und des Pyrolysationskanals (27) der Abgasreinigungsanlage (4) kann dabei statt in gestreckter Anordnung der Kanäle auch in kompakter Anordnung erfolgen, wobei diese in einem Gehäuse übereinander angeordnet sind. Die einzelnen Kanäle sowie die Reduktions- und Oxydationskatalysatoren (22, 23) sind dabei in einem geschlossenen und isolierten Edelstahlreaktorgehäuse untergebracht. Zum Auswechseln und zur Wartung der Reduktions- und Oxydationskatalysatoren (22,23) sind aufgeschraubte Deckel an dem Edelstahlreaktorgehäuse angebracht.The mixing channel (25), the reaction channel (26) and the pyrolysis channel (27) of the exhaust gas purification system (4) can be arranged in a compact arrangement instead of in an elongated arrangement of the channels, whereby these are arranged one above the other in a housing. The individual channels as well as the reduction and oxidation catalysts (22, 23) are housed in a closed and insulated stainless steel reactor housing. Screwed covers are attached to the stainless steel reactor housing for replacing and maintaining the reduction and oxidation catalysts (22, 23).

Die Ein- und Austrittsabgasleitungen werden dabei über Normflansche am Gehäuse angeschlossen. Die Abgastemperatur für eine optimale katalytische Reaktion liegt dabei zwischen 350 und 450 C. Eine in einem Maschinenschrank (32) angeordnete Reaktionsmitteldosiereinrichtung besteht dabei aus der Reaktionsmittelpumpe (34), einem Druckhalteventil, dem elektrischen Reaktionsmittelregelventil (36), einer Reaktionsmitteldruckmessung, einer elektrischen Reaktionsmitteldurchflußmessung, dem Düsenluftverdichter (35), einer Düsenluftdruckmessung und der notwendigenThe inlet and outlet exhaust gas lines are connected to the housing via standard flanges. The exhaust gas temperature for an optimal catalytic reaction is between 350 and 450 C. A reactant metering device arranged in a machine cabinet (32) consists of the reactant pump (34), a pressure holding valve, the electric reactant control valve (36), a reactant pressure measurement, an electric reactant flow measurement, the nozzle air compressor (35), a nozzle air pressure measurement and the necessary

Verdrahtung der Komponenten untereinander und zum Steuerschrank (33*) bzw. der dortigen elektrischen Anlagensteuerung(33). Die hydraulischen und pneumatischen Verbindungen zum Reaktorgehäuse der Abgasreinigungsanlage (4) und zum Reaktionsmitteltank werden dabei durch hochfeste Schläuche mit Schnellanschlüssen hergestellt. Die Steuer- und Leistungskabel werden dabei über eine Klemmleiste mit der Steuerung verbunden.Wiring of the components to each other and to the control cabinet (33*) or the electrical system control there (33). The hydraulic and pneumatic connections to the reactor housing of the exhaust gas purification system (4) and to the reactant tank are made using high-strength hoses with quick connectors. The control and power cables are connected to the control system via a terminal block.

Als Reaktionsmittel wird dabei eine 40%-ige Harnstoffwasserlösung verwendet, welche beispielsweise in einem Reaktionsmittel-Tagestank gespeichert wird.A 40% urea water solution is used as the reactant, which is stored, for example, in a reactant day tank.

Die Verwendung von Reaktionsmitteln zur Reduktion von Stickoxyden in Abgasen mittels dafür selektiv wirkender Reduktionskatalysatoren, ist dabei gemäß dem US-Patent 4 978 514, entsprechend der internationalen Patentanmeldung WO 91/04 224, sowie dem US-Patent 5 139 754 und die Eindüsung von Reaktionsmittel speziell in Form einer wässrigen Harnstoff lösung und der Aufbau einer dazu verwendenden Abgasreinigungsanlage in der schweizerischen Patentanmeldung Nr. 00 556/92 beschrieben.The use of reactants to reduce nitrogen oxides in exhaust gases by means of selectively acting reduction catalysts is described in US patent 4,978,514, in accordance with international patent application WO 91/04 224, and US patent 5,139,754, and the injection of reactants specifically in the form of an aqueous urea solution and the construction of an exhaust gas purification system used for this purpose is described in Swiss patent application No. 00 556/92.

Durch die in Figur 1 dargestellte katalytische Abgasreinigungsanlage (4) gemäß der schweizer Patentanmeldung Nr. 00 556/92 wird dabei ein weitgehend vollständiger Zerfall des Harnstoffs in Ammoniak und Kohlendioxyd oder dessen Umwandlung in Ammoniak, Zyanursäure und Kohlendioxyd gewährleistet, bevor die harnstoffhaltigen Wassertröpfchen im Abgasstrom auf eine heiße Metalloberfläche auftreffen und untragbare Ablagerungen bilden.The catalytic exhaust gas purification system shown in Figure 1 (4) according to Swiss patent application No. 00 556/92 ensures a largely complete decomposition of the urea into ammonia and carbon dioxide or its conversion into ammonia, cyanuric acid and carbon dioxide before the urea-containing water droplets in the exhaust gas flow hit a hot metal surface and form intolerable deposits.

Im Gegensatz zur Abgasreinigungsanlage gemäß der DE 3 830In contrast to the exhaust gas purification system according to DE 3 830

045 Al, bei welcher eine Reduktion von Stickoxyden in Abgasen an einem zeolithhaltigen Katalysator, auch bei geringem Kohlenwasserstoffgehalt der Abgase ermöglicht wird, werden in der dargestellten selektiven katalytischen Abgasreinigungsanlage (4) nichtzeolithhaltige Katalysatoren verwendet, mit welchen praktisch ausschließlich unschädliche Gase ausgestoßen werden, ohne daß die an sich erzielbaren hohen Schadstoffumwandlungsraten und ein wirtschaftlicher Betrieb beeinträchtigt werden.045 Al, in which a reduction of nitrogen oxides in exhaust gases is made possible by a zeolite-containing catalyst, even with a low hydrocarbon content of the exhaust gases, non-zeolite-containing catalysts are used in the selective catalytic exhaust gas purification system (4) shown, with which practically exclusively harmless gases are emitted, without impairing the high pollutant conversion rates and economical operation that can be achieved.

Die wässrige Harnstofflösung verschiedener Konzentrationen wird dabei in den heißen Abgasstrom eingedüst und dann eine wenigstens einstufige, katalytische Reaktion der schädlichen gasförmigen Abgaskomponenten mit einer Reduktions- oder einer Reduktions- und einer Oxydationsstufe durchgeführt, wobei die zudosierte wässrige Harnstofflösung mittels eines Druckluftstromes fein versprüht in Richtung des Abgasstromes in den Pyrolysationskanal (27) eingedüst und in-line durch in den Mischkanal (25) angeordnete Mischer homogen gemischt wird. Dabei werden wenigstens zwei in Abstand angeordnete Kreuzstrommischer (34) verwendet,The aqueous urea solution of various concentrations is injected into the hot exhaust gas stream and then an at least one-stage, catalytic reaction of the harmful gaseous exhaust gas components is carried out with a reduction or a reduction and an oxidation stage, whereby the added aqueous urea solution is finely sprayed by means of a compressed air stream in the direction of the exhaust gas stream into the pyrolysis channel (27) and is homogeneously mixed in-line by mixers arranged in the mixing channel (25). At least two cross-flow mixers (34) arranged at a distance are used.

und in dem Reaktionskanal· (26) je nach Art der Nachverbrennung in der Vorrichtung (1) wenigstens die reduzierbaren Abgaskomponenten mit dem Zersetzungsprodukt (N0~) der wässrigen Harnstoff lösung in mindestens einem selektiven, nichtzeolithhaltigen Reduktionskatalysator (22), oder zusätzlich auch die oxydierbaren Abgaskomponenten ohne Reaktionsmittel· in mindestens einem Oxydationskataiysator (23) weitgehend zur Reaktion zu unschädlichen Gasen gebracht.and in the reaction channel (26), depending on the type of afterburning in the device (1), at least the reducible exhaust gas components are largely reacted with the decomposition product (N0~) of the aqueous urea solution in at least one selective, non-zeolite-containing reduction catalyst (22), or additionally also the oxidizable exhaust gas components without reactants in at least one oxidation catalyst (23) to form harmless gases.

Im Reaktionskanal (26) sind dabei in Richtung des Abgas-In the reaction channel (26) in the direction of the exhaust gas

Stromes die wabenförmig mit Längskanälen ausgebildete Reduktionskatalysatoren (22) und Oxydationskatalysatoren (23) eingebaut.The honeycomb-shaped reduction catalysts (22) and oxidation catalysts (23) are installed in the stream.

Der Zweistoffdüsenapparat (28) ragt dabei in den Pyrolysationskanal (27), wo die feinversprühte Harnstoff lösung in den mit einem Pfeil gekennzeichneten heißen Abgasstrom (30) geleitet wird. Die Zuleitung für die rohen Rauchgase mündet dabei in Fließrichtung unmittelbar vor den Zweistoff düsenapparat (28) in den Pyrolysekanal (27). Die Pyrolyse, mit anderen Worten die Zersetzung des Harnstoffes in Ammoniak und Kohlendioxid, allenfalls unter Bildung von Zyanursäure, erfolgt sofort im Pyrolysationskanal und läuft vollständig ab. Der Abgasstrom mit feinteiligem Ammoniak und Kohlendioxid tritt anschließend in den Mischkanal (25) über und verläuft in Gegenrichtung durch drei Kreuzstrommischer (34) üblicher Bauart.The two-component nozzle device (28) extends into the pyrolysis channel (27), where the finely sprayed urea solution is fed into the hot exhaust gas flow marked with an arrow (30). The feed line for the raw flue gases flows into the pyrolysis channel (27) immediately before the two-component nozzle device (28). The pyrolysis, in other words the decomposition of the urea into ammonia and carbon dioxide, possibly with the formation of cyanuric acid, takes place immediately in the pyrolysis channel and runs off completely. The exhaust gas flow with finely divided ammonia and carbon dioxide then enters the mixing channel (25) and runs in the opposite direction through three cross-flow mixers (34) of conventional design.

Der nun homogen mit dem zersetzenden Reaktionsmittel durchmischte Abgasstrom wird in den Reaktionskanal (26) umgeleitet, wo er vorerst durch die zwei in Abstand angeordneten Reaktionskatalysatoren (22), dann durch zwei ebenfalls in Abstand angeordnete, geometrisch gleich ausgebildete Oxydationskatalysatoren (23), welche unter Verzicht auf den Oxydationsprozeß auch ausgebaut oder ausgeschaltet werden können, geführt wird. Der nunmehr bereits weitgehend von gasförmigen Schadstoffen befreite Abgasstrom strömt nun mehr in die Vorrichtung (1) zur Abgasnachverbrennung in den dortigen Heizkessel (3) und dann, in einen Wärmetauscher und tritt über einen Kamin aus.The exhaust gas flow, now homogeneously mixed with the decomposing reactant, is diverted into the reaction channel (26), where it is first guided through the two reaction catalysts (22) arranged at a distance, then through two oxidation catalysts (23) which are also arranged at a distance and have the same geometric design, which can also be removed or switched off without the oxidation process. The exhaust gas flow, which has now been largely freed of gaseous pollutants, now flows into the device (1) for exhaust gas afterburning in the boiler (3) there and then into a heat exchanger and exits via a chimney.

Bei den gezeichneten Reduktions- und Oxydationskataly-In the reduction and oxidation catalysts shown

satoren (22, 23) ist angedeutet, daß sie von wabenförmiger Struktur mit längslaufenden Kanälen sind. Vor dem ersten Reduktionskatalysator (22) ist dabei ein Lochblech als Strömungsgleichrichter angeordnet. Der Abgasstrom fließt im Bereich der Katalysatoren (22, 23) laminar, in den Bereichen zwischen diesen Katalysatoren turbulent. In jeder turbulenten Zone erfolgt dabei eine Nachmischung. Die Selektivkatalysatoren (22, 23) sind dabei modulweise angeordnet, wobei sie jeweils mehrere Wabenkörper umfassen. Die Wabenkörper können dabei nebeneinander, übereinander und/oder hintereinander angeordnet sein. Die Längskanäle der Wabenkörper sind dabei zweckmäßig quadratisch ausgebildet und mit einer Seitenlänge von 2-8 mm. Damit kann in den Längskanälen der Wabenkörper eine laminare Strömung erzeugt werden. Die Anzahl, Anordnung und Länge der Module werden neben durch wirtschaftliche auch durch technische Gegebenheiten bestimmt. In der Reduktionsstufe bestehen die extrudierten Wabenkörper beispielsweise aus Titan-, Wolfram- oder Vanadiumoxid, oder eine inerte Grundstruktur ist mit wenigstens einem dieser Materialien beschichtet. Neben der Katalysatorenzusammensetzung können die Kanalöffnung und Kanalzahl, die Stegbreite und die Anzahl der Wabenreihen je nach Auslegung variieren.The selective catalysts (22, 23) indicate that they have a honeycomb structure with longitudinal channels. A perforated plate is arranged in front of the first reduction catalyst (22) as a flow straightener. The exhaust gas flow flows laminarly in the area of the catalysts (22, 23) and turbulently in the areas between these catalysts. In each turbulent zone, a subsequent mixing takes place. The selective catalysts (22, 23) are arranged in modules, each comprising several honeycomb bodies. The honeycomb bodies can be arranged next to one another, one above the other and/or one behind the other. The longitudinal channels of the honeycomb bodies are expediently square and have a side length of 2-8 mm. This allows a laminar flow to be generated in the longitudinal channels of the honeycomb bodies. The number, arrangement and length of the modules are determined not only by economic but also by technical conditions. In the reduction stage, the extruded honeycomb bodies consist of titanium, tungsten or vanadium oxide, for example, or an inert base structure is coated with at least one of these materials. In addition to the catalyst composition, the channel opening and number of channels, the web width and the number of honeycomb rows can vary depending on the design.

Die Reaktanden Stickoxid, Ammoniak und Sauerstoff des laminar durch die Längskanäle der Wabenstrukturen fliessenden Abgasstromes gelangen durch Diffusion und Adsorption in die feinporige Struktur der Wabenwände und reagieren dort an den aktiven Zentren durch eine selektiv katalytische Reduktion. Das Reaktionsprodukt ist Wasser, Stickstoff und Kohlendioxid.The reactants nitrogen oxide, ammonia and oxygen of the exhaust gas flowing laminarly through the longitudinal channels of the honeycomb structures reach the fine-pored structure of the honeycomb walls through diffusion and adsorption and react there at the active centers through selective catalytic reduction. The reaction product is water, nitrogen and carbon dioxide.

Durch Porenverstopfung und/oder Katalysatorgifte, welcheDue to pore blockage and/or catalyst poisons, which

die aktiven Zentren zerstören, verliert der , Katalysator über eine lange Betriebszeit allmählich seine Aktivität. Beim Erreichen einer minimalen Aktivität werden die Katalysatorwaben ausgewechselt und rezykliert. Der Aktivitätsabfall und der Zeitpunkt der Auswechslung sind berechenbar.destroy the active centers, the catalyst gradually loses its activity over a long period of operation. When a minimum level of activity is reached, the catalyst honeycombs are replaced and recycled. The drop in activity and the time of replacement are calculable.

Die Oxydationskatalysatoren (23) bestehen aus extrudierten Wabenkörpern mit keramischer Grundstruktur, in dessen Oberfläche katalytisch aktives Edelmaterial, beispielsweise Platin, Rhodium und/oder Palladium, eingebettet ist. Die Geometrie der Wabenkörper und die Art der aktiven Beschichtung können je nach Auslegungsfall gewählt werden.The oxidation catalysts (23) consist of extruded honeycomb bodies with a ceramic base structure, in whose surface catalytically active precious material, such as platinum, rhodium and/or palladium, is embedded. The geometry of the honeycomb bodies and the type of active coating can be selected depending on the design.

Im Gegensatz zum selektiven Reduktionsvorgang verläuft die Oxydation ohne ein zusätzliches Reaktionsmittel. Der Oxydationskatalysator bewirkt, daß die oxydierbaren gasförmigen Abgasschadstoffe auch bei sehr geringer Konzentration und weit unter der Selbstentzündungstemperatur flammenlos verbrennen. Für diesen Oxydationsvorgang ist es erforderlich, daß im Abgas ein minimaler Anteil von Restsauerstoff vorhanden ist. Reaktionsprodukte der Oxydation sind Kohlendioxid und Wasser.In contrast to the selective reduction process, the oxidation takes place without an additional reactant. The oxidation catalyst causes the oxidizable gaseous exhaust pollutants to burn flamelessly even at very low concentrations and far below the auto-ignition temperature. For this oxidation process, it is necessary that a minimal amount of residual oxygen is present in the exhaust gas. The reaction products of the oxidation are carbon dioxide and water.

Der Stofftransport der zu oxydierenden Gasmoleküle vom längslaufenden Wabenkanal in die aktive Beschichtung erfolgt wie beim selektiven katalytischen Reduktionskatalysator durch Diffusion, bewirkt durch die Konzentrationsabnahme im Bereich der aktiven Beschichtung. The transport of the gas molecules to be oxidized from the longitudinal honeycomb channel into the active coating occurs as with the selective catalytic reduction catalyst through diffusion, caused by the decrease in concentration in the area of the active coating.

Auch der Oxydationskatalysator unterliegt einer Alterung, durch Katalysatorgifte und Belegungen verliert er allmählich seine Aktivität. Nach dem Erreichen einer minimalenThe oxidation catalyst is also subject to aging, and due to catalyst poisons and deposits it gradually loses its activity. After reaching a minimum

Aktivität werden die Katalysatorwaben ausgewechselt und rezykliert.Activity, the catalyst honeycombs are replaced and recycled.

Die Wabenkörper des Reduktions- und Oxydationskatalysators sind dabei etwa jeweils längsbündig von einem elastischen Strumpf aus gestrickten oder gewobenen Glasfasern umhüllt. Dieser Strumpf dient einerseits dem Schutz gegen Stöße und dichtet andererseits die aneinanderliegenden Wabenkörper ab, was verhindert, daß der Abgasstrom neben den Waben bzw. Längskanälen durchfließen kann.The honeycomb bodies of the reduction and oxidation catalysts are each surrounded lengthwise by an elastic stocking made of knitted or woven glass fibers. This stocking serves as protection against impacts and also seals the adjacent honeycomb bodies, which prevents the exhaust gas flow from flowing past the honeycombs or longitudinal channels.

Die Vorrichtung zum Betrieb der Dieselmotorenanlage (2) in Form einer Kraft-Wärmekopplung mit einer Gasturbinenanlage und einem Heizkessel oder einer Ofenanlage (3) zur Nachverbrennung der entstehenden Rauchgase ist schematisch in Figur 2 dargestellt. Die selektiven katalytischen Katalysatoren sind dabei gemäß Figur 3 - Figur 6 dem Heizkessel bzw. Ofenanlage (3) vor- oder nachgeschaltet.The device for operating the diesel engine system (2) in the form of a combined heat and power system with a gas turbine system and a heating boiler or a furnace system (3) for the afterburning of the resulting flue gases is shown schematically in Figure 2. The selective catalytic catalysts are connected upstream or downstream of the heating boiler or furnace system (3) according to Figures 3 - 6.

Gemäß der DE 38 24 813 C2 findet dabei in einer ersten Nachverbrennungsstufe in Abhängigkeit von der im Rauchgas gemessenen Sauerstoffkonzentration, von den freien oder gebundenen reaktiven oder molekularen Sauerstoffmengen (z.B. NO , SO9, CO) sowie den gemessenen Abgasstoffkonzentrationen, Abgasstoffanteilen, Abgasmengen, der im Abgas gegebenen Strömungsgeschwindigkeiten, den Masseströmen des Abgases und der Abgastemperatur sowie dem Druck eine Beigabe und Einmischung zusätzlicher Brennstoffmengen in das in den Heizkessel (3) strömende Abgas statt, so daß in einer ersten Nachverbrennungsstufe ein nahezu stöchiometrischer Verbrauch der gesamten Restsauerstoffmengen unter Reduktion der Abgasbestandteile wie NO , CO erfolgt, welche kleinere Sauerstoffbindungsenergien als CO9 aufweisen. Die Brennstoffzufuhr kann dabei ohne zusätzliche Verbrennungsluftzufuhr oder unter zusätzlicher Messung des 09-Gehaltes unter stöchiometrischer Zugabe von Verbrennungsluft geregelt erfolgen. Die Brennstoffzufuhr muß dabei in einer derartigen Menge erfolgen, daß eine nahezu stöchiometrische Reduktion aller freien Sauerstoff- und reaktiven, gebundenen Restsauerstoffmengen dieser zu verbrennenden oder aufzuspaltenden Abgasbestandteile bis auf die Restsauerstoffmengen der bei diesen Temperaturen nicht zu verbrennenden Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffverbindungen, welche höhere BindungsenergienAccording to DE 38 24 813 C2, in a first post-combustion stage, depending on the oxygen concentration measured in the flue gas, on the free or bound reactive or molecular oxygen quantities (e.g. NO , SO 9 , CO) and on the measured exhaust gas concentrations, exhaust gas proportions, exhaust gas quantities, the flow velocities in the exhaust gas, the mass flows of the exhaust gas and the exhaust gas temperature as well as the pressure, additional amounts of fuel are added and mixed into the exhaust gas flowing into the boiler (3), so that in a first post-combustion stage an almost stoichiometric consumption of the entire residual oxygen quantities takes place with a reduction in the exhaust gas components such as NO , CO, which have smaller oxygen binding energies than CO 9 . The fuel supply can be regulated without additional combustion air supply or with additional measurement of the 0 9 content with stoichiometric addition of combustion air. The fuel supply must be in such a quantity that an almost stoichiometric reduction of all free oxygen and reactive, bound residual oxygen quantities of these exhaust gas components to be burned or split up is achieved, except for the residual oxygen quantities of the hydrocarbons and hydrocarbon compounds that cannot be burned at these temperatures and which have higher binding energies.

als CO« aufweisen, eintritt, wobei aufgrund des gegebenen Verbrennungsluftmangels und trotz der sich einstellenden hohen Abgastemperaturen bei dieser Nachverbrennung eine Bildung von Schadstoffen wie NO und CO von vornherein niedrig gehalten und deren vorhandene Menge verringert wird. Insbesondere die bei der Verfeuerung von Schweröl anfallende NO -Schadstoffe sind aber auf diese Weise nicht vollständig abbaubar. Insofern wird neuerungsgemäß zusätzlich eine Restabgasreinigung in einem selektiv für NO wirkenden Katalysator vorgenommen (siehe Figur 7).than CO« occurs, whereby due to the lack of combustion air and despite the high exhaust gas temperatures that arise during this afterburning, the formation of pollutants such as NO and CO is kept low from the outset and their amount is reduced. In particular, the NO pollutants that arise when heavy oil is burned cannot be completely broken down in this way. In this respect, according to the innovation, residual exhaust gas purification is also carried out in a catalyst that acts selectively for NO (see Figure 7).

Die Oxydation und Aufspaltung der Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenwasserstoffverbindungen erfolgt dabei ebenfalls katalytisch oder möglichst weitgehend in dem Heizkessel. In der dortigen zweiten Nachverbrennungsstufe erfolgt nahezu stöchiometrisch durch dosierte Brennstoff- und Sauerstoff- bzw. Verbrennungsluftzugabe bei den dazu notwendigen Verbrennungstemperaturen der Abbau dieser Schadstoffe, so daß aufgrund des aufrechterhaltenen Verbrennungsluft- und Sauerstoffmangels eine zusätzliche Bildung von Schadstoffen wie NO und CO im wesentlichen auch bei Abkühlung der Rauchgase nicht erfolgen kann. Die Zugabe erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases und/oder der Abgastemperatur und weiteren Parametern, welche die Verbrennung und chemische Aufspaltung der Kohlenwasserstoff und/oder Kohlenwasserverbindungen in der gewünschten stöchiometrischen Weise beeinflussen.The oxidation and decomposition of the hydrocarbons and/or hydrocarbon compounds also takes place catalytically or as far as possible in the boiler. In the second post-combustion stage there, the decomposition of these pollutants takes place almost stoichiometrically by metered addition of fuel and oxygen or combustion air at the combustion temperatures required for this, so that due to the continued lack of combustion air and oxygen, additional formation of pollutants such as NO and CO essentially cannot occur even when the flue gases are cooled. The addition takes place depending on the composition of the exhaust gas and/or the exhaust gas temperature and other parameters that influence the combustion and chemical decomposition of the hydrocarbons and/or hydrocarbon compounds in the desired stoichiometric manner.

Insbesondere in Verbindung mit der selektiven katalytischen Abgasreinigungsanlage (4) gemäß Figur 1 ist dabei auch die Verbrennung von Schweröl, z.B. in einem Druckzerstäuber-Brenner möglich, wobei die durch die TAIn particular, in conjunction with the selective catalytic exhaust gas purification system (4) according to Figure 1, the combustion of heavy oil, e.g. in a pressure atomizer burner, is also possible, whereby the TA

Luft in Deutschland für die Verbrennung von schwerem Heizöl mit einem Schwefelgehalt von 1 % bei Verbrennungsanlagen mit 50 MW-Leistung vorgegebenen Stickoxid-Emissionsgrenzwerte von 450 g/m weit unterschreitbar sind.In Germany, the nitrogen oxide emission limit values of 450 g/m3 specified for the combustion of heavy heating oil with a sulphur content of 1 % in combustion plants with an output of 50 MW can be exceeded by a long way.

Bei dieselgetriebenen Kraft-Wärme-Kopplungen erreicht dabei eine derartige nachgeschaltete Rauchgasreinigung mit Nachverbrennung und selektiver katalytischer Abgasreinigung gegenüber einem Gasmotor eine überdurchschnittlich hohe Wirtschaftlichkeit aufgrund einer höheren Ausbeute an elektrischer Energie. Auch im Kesselbereich ergeben sich dabei klare wirtschaftliche Vorteile. Gegenüber einer LOW-NO -Technik sind dabei erheblich niedrigere Emissionswerte erreichbar, wobei die Kosten für den Aufwand für die Katalysatortechnik und die Nachverbrennung im Heizkessel gegenüber den eigentlichen Brennstoffkosten äußerst gering sind.In diesel-powered combined heat and power plants, this type of downstream flue gas cleaning with afterburning and selective catalytic exhaust gas cleaning achieves above-average economic efficiency compared to a gas engine due to a higher yield of electrical energy. There are also clear economic advantages in the boiler area. Compared to LOW-NO technology, significantly lower emission values can be achieved, whereby the costs for the catalyst technology and the afterburning in the boiler are extremely low compared to the actual fuel costs.

In dem mit der Dieselmotorenanlage (2) und dessen Generator (1) eine Kraft-Wärme-Kopplung bildenden Heizkessel (3) erfolgt unter einem sehr hohen thermischen Wirkungsgrad die Verbrennung eines Großteils der im Abgas noch vorhandenen Brennstoffe wie Rußbestandteile, sowie der zusätzlich entsprechend der Brennstoffregelung für eine stöchiometrische Verbrennung der Schadstoffe einzudüsenden Brennstoffmengen (13). Die Regelung der Zugabe zusätzlicher Brennstoffmengen (13) sowie von Sauerstoff und Verbrennungsluft, insbesondere für die zweite Nachverbrennungsstufe, erfolgt dabei mittels Regelvorrichtungen, durch welche die Brennstoffzufuhr und gegebenenfalls eine Sauerstoffzufuhr über eine rechnergesteuerte und/oder programmierbare Steuerungs- und Regeleinheit (5) in der ersten und zweiten Nachverbrennungsstufe derart aussteuer-In the boiler (3) which forms a combined heat and power system with the diesel engine system (2) and its generator (1), the combustion of a large part of the fuels still present in the exhaust gas, such as soot components, as well as the additional fuel quantities (13) to be injected in accordance with the fuel control for a stoichiometric combustion of the pollutants, takes place with a very high thermal efficiency. The control of the addition of additional fuel quantities (13) as well as oxygen and combustion air, in particular for the second post-combustion stage, takes place by means of control devices by which the fuel supply and, if necessary, an oxygen supply are controlled via a computer-controlled and/or programmable control and regulation unit (5) in the first and second post-combustion stages in such a way that

bar sind, daß zumindest eine nahezu stöchiometrische Reduktion und Oxydation bzw. Aufspaltung der im Abgas vorhandenen Schadstoffe erfolgt.are such that at least a nearly stoichiometric reduction and oxidation or splitting of the pollutants present in the exhaust gas takes place.

Dies erfolgt dabei in Abhängigkeit von dem über Meßvorrichtungen (z.B. einer Sauerstoffsonde) festgestellten Massenstrom des Abgases, der Abgasströmungsgeschwindigkeit, den reaktiven und/oder molekularen Sauerstoffmengen des Abgases, der Sauerstoffkonzentration, der Abgastemperatur und/oder im Abgas vorhandener und verbrannter Kohlenwasserstoffe bzw. Kohlenwasserstoffverbindungen.This is done depending on the mass flow of the exhaust gas determined by measuring devices (e.g. an oxygen probe), the exhaust gas flow velocity, the reactive and/or molecular oxygen quantities in the exhaust gas, the oxygen concentration, the exhaust gas temperature and/or the hydrocarbons or hydrocarbon compounds present and burned in the exhaust gas.

Der Betrieb der Steuerung- und Regeleinheit (5) erfolgt dabei automatisch oder auch manuell. Ein manueller Betrieb bzw. Regelung erfolgt solange sich noch keine nahezu stationären Betriebsverhältnisse der Dieselmotorenanlage (2) und/oder des Heizkessels (3) eingestellt haben. Dabei erfolgt zunächst eine manuelle Regelung entsprechend der dem Betreiber bekannten grundlegenden Parameter bzw. Betriebsverhältnisse (z.B. bei hauptsächlichen NO Anteilen im Abgas). Die automatische Regelung mittels der Steuerungs- und Regeleinheit (5) erfolgt dann, wenn die Betriebsverhältnisse der Anlage ausreichend stationär sind, so daß insofern eine sichere automatische Regelung möglich wird.The control and regulation unit (5) is operated automatically or manually. Manual operation or regulation takes place as long as the diesel engine system (2) and/or the boiler (3) have not yet reached almost stationary operating conditions. Manual regulation initially takes place in accordance with the basic parameters or operating conditions known to the operator (e.g. when the exhaust gas mainly contains NO). Automatic regulation using the control and regulation unit (5) takes place when the operating conditions of the system are sufficiently stationary so that safe automatic regulation is possible.

Von den Meßstellen befindet sich die Meßstelle (10) dabei im Abgasstrom der Kaminanlage (9). Diese Messung dient dabei speziell der Durchführung einer Abgaskontrolle. Die Meßstelle (11) befindet sich dabei im Abgasstrom unmittelbar hinter der Dieselmotorenanlage (2), während die Meßstelle (10') sich im in der Heizkessel ausströmenden, nachbehandelten Abgasstrom befindet.Of the measuring points, measuring point (10) is located in the exhaust gas flow of the chimney system (9). This measurement is used specifically to carry out an exhaust gas check. Measuring point (11) is located in the exhaust gas flow immediately behind the diesel engine system (2), while measuring point (10') is located in the post-treated exhaust gas flow flowing out of the boiler.

Außer Gas und Öl können als in den Feuerraum des Heizkessels zusätzlich einzubringende Brennstoffmengen (13) auch Kohle, Kohlenstaub und andere brennbare, feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe verwendet werden.In addition to gas and oil, coal, coal dust and other combustible solid, liquid or gaseous fuels may also be used as additional fuels to be introduced into the combustion chamber of the boiler (13).

Die Verbrennung der im Abgas noch vorhandenen unverbrannten Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffverbindungen kann dabei auch in einem zweiten nachgeschalteten Heizkessel erfolgen, wobei nach Entfernung der durch die Abgasbehandlung bereits reduzierten Gase, wie N~ , N0~, Brennstoffmengen (13) und Sauerstoff derart eingegeben werden, daß in stöchiometrischer Weise die bisher unverbrannten Kohlenwasserstoffe und -verbindungen in dem zweiten Heizkessel (3) zum Großteil verbrennen.The combustion of the unburned hydrocarbons and hydrocarbon compounds still present in the exhaust gas can also take place in a second downstream boiler, whereby after removal of the gases already reduced by the exhaust gas treatment, such as N~, N0~, fuel quantities (13) and oxygen are introduced in such a way that the previously unburned hydrocarbons and compounds burn for the most part in the second boiler (3) in a stoichiometric manner.

Der aus dem Heizkessel (3) ausströmende Abgasstrom wird dabei entweder über die selektiven Katalysatoren (22,23) nach außen in die Atmosphäre abgegeben und/oder ganz oder teilweise als Abgasstrom (6) über einen Verdichter oder ein Gebläse (7) den Brennkammern bzw. Verbrennungsräumen der Dieselmotorenanlage (2) und/oder einer Gasturbinenanlage zugeführt.The exhaust gas flowing out of the boiler (3) is either released into the atmosphere via the selective catalysts (22, 23) and/or fed in whole or in part as an exhaust gas flow (6) via a compressor or a blower (7) to the combustion chambers or combustion spaces of the diesel engine system (2) and/or a gas turbine system.

Über ein Abgasklappensystem (21) ist es dabei möglich, den Abgasstrom (18) der Dieselmotorenanlage (2) ganz oder teilweise dem Feuerraum des Heizkessels (3) zuzuführen oder als Teilabgasstrom (8) in die Verbrennungsräume bzw. Brennkammern der Dieselmotorenanlage (2) und/oder Gasturbinenanlage zu führen oder auch unmittelbar in die Kaminanlage (9) abzuleiten.Using an exhaust flap system (21), it is possible to feed the exhaust gas flow (18) of the diesel engine system (2) completely or partially to the combustion chamber of the boiler (3) or to lead it as a partial exhaust gas flow (8) into the combustion chambers of the diesel engine system (2) and/or gas turbine system or to discharge it directly into the chimney system (9).

Vorzugsweise erfolgt dabei an der Meßstelle (10) im Abgasstrom vor dem Auslaß der Kaminanlage eine Kontroll-Preferably, a control is carried out at the measuring point (10) in the exhaust gas flow before the outlet of the chimney system.

messung der zur Brennstoffregelung und Sauerstoffzuführung bzw. zur Erreichung der stöchiometrischen Verbrennung in dem Heizkessel (3) maßgeblichen Parameter, also der Abgasmenge, der Abgastemperatur, des Abgasdruckes, der Schadstoffkonzentration im Abgas (z.B. NO , CO, CH, SO9) und weiterer für die manuelle oder automatische Steuerung und Regelung des Prozesses notwendiger Parameter.measurement of the parameters relevant for fuel control and oxygen supply or for achieving stoichiometric combustion in the boiler (3), i.e. the exhaust gas quantity, the exhaust gas temperature, the exhaust gas pressure, the pollutant concentration in the exhaust gas (e.g. NO, CO, CH, SO 9 ) and other parameters necessary for the manual or automatic control and regulation of the process.

Das Kühlsystem der Dieselmotorenanlage (2) ist in Figur 2 mit der Bezugsziffer (12) gekennzeichnet. Über eine Umwälzpumpe (14) mit Druckerhaltung wird dabei über eine Rücklauf leitung (15) das Kühlwasser dem Kühlsystem (12) der Dieselmotorenanlage (2) zugeführt. Der Kühl- bzw. Heizkreis läuft dann über die Leitung (16) weiter in den im Heizkessel angelegten Wärmetauscher und von dort in den Vorlauf (17) zu einem Wärmeverbraucher bzw. zu der selektiven katalytischen Abgasreinigungsanlage (4) gemäß Figur 1.The cooling system of the diesel engine system (2) is identified in Figure 2 with the reference number (12). The cooling water is fed to the cooling system (12) of the diesel engine system (2) via a circulation pump (14) with pressure maintenance via a return line (15). The cooling or heating circuit then runs via line (16) into the heat exchanger installed in the boiler and from there into the flow line (17) to a heat consumer or to the selective catalytic exhaust gas purification system (4) according to Figure 1.

Gleichzeitig kann über eine Ventileinrichtung vorgesehen werden, daß ein Teil des Wärmestroms in einem Kühlturm gekühlt wird, so daß der Wärmestrom danach mit dem den Wärmetauscher des Wärmeverbrauchers verlassenden Anteil die geeignete Prozeßtemperatur aufweist, um eine optimale Verbrennung der Primär-Brennstoffe in der Dieselmotoren- und Gasturbinenanlage zu bewirken. Der Rücklauf des Heiz- und Wärmekreises ist dabei mit der Umwälzpumpe (14) versehen, so daß das rückzuführende Kühlmedium für die geeigneten Verbrennungstemperaturen sorgt.At the same time, a valve device can be used to ensure that part of the heat flow is cooled in a cooling tower, so that the heat flow then has the appropriate process temperature with the portion leaving the heat consumer's heat exchanger in order to achieve optimal combustion of the primary fuels in the diesel engine and gas turbine system. The return of the heating and heat circuit is provided with the circulation pump (14), so that the cooling medium to be returned ensures the appropriate combustion temperatures.

Insofern ist es zusätzlich möglich, auf die Schadstoffbildung in den Brennkammern und Verbrennungsräumen der Dieselmotorenanlage (2) Einfluß zu nehmen und dabei auchIn this respect, it is also possible to influence the formation of pollutants in the combustion chambers and combustion chambers of the diesel engine system (2) and thereby also

die Schadstoffbildung im Abgas zu verringern, wobei auch die bei Dieselbetrieb anfallenden Scha
einem Großteil beseitigt werden können.
to reduce the formation of pollutants in the exhaust gas, while also reducing the damage caused by diesel operation.
can be largely eliminated.

die bei Dieselbetrieb anfallenden Schadstoffe wie SO zuthe pollutants produced by diesel operation such as SO

Um eine möglichst ideale Verbrennung der Primär-Brennstoffe zu erreichen, wird im übrigen das gereinigte Abgas der zweiten Nachverbrennungsstufe teilweise den Brennkammern oder den Verbrennungsräumen der Dieselmotorenanlage unter Verringerung der sich dort im Betrieb einstellenden Verbrennungstemperaturen und unter Verringerung der sich dort ergebenden NO -Schadstoffbildung rückgeführt. Dies geschieht über das zwischen dem Heizkessel (3) und der Dieselmotorenanlage (2) verlaufende Leitungssystem (19).In order to achieve the most ideal possible combustion of the primary fuels, the cleaned exhaust gas from the second post-combustion stage is partially returned to the combustion chambers or combustion spaces of the diesel engine system, thereby reducing the combustion temperatures that occur there during operation and reducing the resulting NO pollutant formation. This is done via the pipe system (19) running between the boiler (3) and the diesel engine system (2).

In den Figuren 3 -Figur 6 ist in schematischer Darstellung die Anordnung der dieselgetriebenen Kraft-Wärme-Kopplung bestehend aus der Dieselmotorenanlage (2) und einer Gasturbinenanlage, dem davon angetriebenen Generator und dem zur Nachverbrennung zu reinigender Abgase dienenden Heizkessel bzw. Ofenanlage (3) dargestellt. Es ist dabei alternativ die Anordnung eines selektiv wirkenden Reduktionskatalysators zur NO Reduktion und eines selektiv wirkenden "Doppelkatalysator" mit einem zusätzlichen Oxydationskatalysators in Vor- bzw. Nachschaltung zu dem Heizkessel bzw. der Ofenanlage (3) dargestellt. Die Wabenkörperstruktur der Selektivkatalysatoren ist dabei in den Zeichnungen durch, wabenförmig angeordnete Quadrate dargestellt. Ferner ist die Reaktionsmitteleindüsung in Abhängigkeit von dem durch einen Generatorleistungssignal gesteuerten Reaktionsmittelregler (33) angedeutet, wobei die Größe des Reaktionsmittelflusses gemäß einer vorprogrammierten NO -Massenstromkurve gesteuert wird.Figures 3 - 6 show a schematic representation of the arrangement of the diesel-powered combined heat and power system consisting of the diesel engine system (2) and a gas turbine system, the generator driven by it and the boiler or furnace system (3) used for the afterburning of exhaust gases to be cleaned. Alternatively, the arrangement of a selectively acting reduction catalyst for NO reduction and a selectively acting "double catalyst" with an additional oxidation catalyst upstream or downstream of the boiler or furnace system (3) is shown. The honeycomb structure of the selective catalysts is shown in the drawings by squares arranged in a honeycomb shape. Furthermore, the injection of the reactant is indicated as a function of the reactant controller (33) controlled by a generator power signal, whereby the size of the reactant flow is controlled according to a pre-programmed NO mass flow curve.

In Figur 7 ist die bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Betrieb einer Verbrennungsanlage mit Dieselmotoren und/oder Diesel-/Gasmotoren dargestellt, wobei neben einer Nachverbrennung in dem Heizkessel bzw. der Ofenanlage (3) eine selektive Katalysatoranlage aus einem dem Heizkessel bzw. der Ofenanlage (3) vorgeschalteten Reduktionskatalysator (22) und diesen bzw. dem Heizkessel und/oder der Ofenanlage (3) nachgeschalteten Oxydationskatalysatoren (23) verwendet werden. Figure 7 shows the preferred embodiment of the device for operating a combustion system with diesel engines and/or diesel/gas engines, whereby in addition to post-combustion in the boiler or furnace system (3), a selective catalyst system consisting of a reduction catalyst (22) upstream of the boiler or furnace system (3) and oxidation catalysts (23) downstream of this or the boiler and/or furnace system (3) is used.

Die katalytische Abgasreinigung der Dieselmotorenabgase kann dabei in den Reduktionskatalysatoren (22) auch bei einem wesentlichen Restsauerstoffgehalt der Dieselmotorabgase erfolgen, welcher in etwa bei 12 °L liegt. Bei einem derartigen hohen Restsauerstoffgehalt ist dabei bei NO Reduktionskatalysatoren die Eindüsung eines Reaktionsmittels erforderlich. Bei Ammoniak findet dabei eine NO Reduktion wie folgt statt:
4 NO + 4 NH3 + O2 --> 4 N2 + 6 H2O
6 NO2 + 8 NH3 --> 7 N2 + 12 H2O.
The catalytic exhaust gas purification of diesel engine exhaust gases can take place in the reduction catalysts (22) even when the diesel engine exhaust gases have a significant residual oxygen content, which is approximately 12 °L . With such a high residual oxygen content, the injection of a reactant is necessary in NO reduction catalysts. In the case of ammonia, NO reduction takes place as follows:
4 NO + 4 NH 3 + O 2 --> 4 N 2 + 6 H 2 O
6 NO 2 + 8 NH 3 --> 7 N 2 + 12 H 2 O.

Die NO -Reduktion mittels Harnstoff erfolgt dabei wieThe NO reduction using urea occurs as

folgt:follows:

4 NO + 2 ((NH2) 2 CO) + 2 H2O + O2 --> 4 N2 + 6 H2O + 2 CO, 6 NO2 + 4 ((NH2) 2 CO) + 4 H2O --> 7 N2 + 12 H2O + 4 CO2-4 NO + 2 ((NH 2 ) 2 CO) + 2 H 2 O + O 2 --> 4 N 2 + 6 H 2 O + 2 CO, 6 NO 2 + 4 ((NH 2 ) 2 CO) + 4 H 2 O --> 7 N 2 + 12 H 2 O + 4 CO 2 -

In den Reduktionskatalysatoren wird dabei ein Teil der Kohlenwasserstoffe im Abgas umformiert und der freiwerdende Kohlenstoff zu Kohlenmonoxyd umgewandelt. Daraus ergibt sich der Reduktionsstufe eine Erhöhung der CO-Menge, die einige 100 mg/m erreichen kann.In the reduction catalysts, some of the hydrocarbons in the exhaust gas are converted and the carbon released is converted into carbon monoxide. This results in an increase in the amount of CO in the reduction stage, which can reach several 100 mg/m.

Aus der Umwandlung der Stickoxyde NO und NO,-, mit dem Reaktionsmittel entsteht dabei zusätzlich Wasserdampf, Stickstoff und Kohlendioxyd.The conversion of the nitrogen oxides NO and NO,-, with the reactant also produces water vapor, nitrogen and carbon dioxide.

Aufgrund der Nachverbrennung zumindest in der ersten Nachverbrennungsstufe gemäß DE-PS 38 24 813 in der Kessel- und Ofenanlage (3) ist es dabei nicht zwingend notwendig das in dem vorgeschalteten Reduktionskatalysatoren der Reaktionsmittel-Massenstrom genau stöchiometrisch zum NO Massenstrom zu dosiert wird. Dies da in der Nachverbrennungsstufe der Kesselanlage und/oder Ofenanlage (3) eine nochmalige Reduktion der Abgasbestandteile wie NO , CO erfolgt.Due to the afterburning at least in the first afterburning stage according to DE-PS 38 24 813 in the boiler and furnace system (3), it is not absolutely necessary that the reactant mass flow in the upstream reduction catalysts is dosed exactly stoichiometrically to the NO mass flow. This is because in the afterburning stage of the boiler system and/or furnace system (3) a further reduction of the exhaust gas components such as NO and CO takes place.

Aufgrund des vorgeschalteten Reduktionskatalysators für NO der Restsauerstoffgehalt der Dieselmotorenabgase auf dem Weg in die Kesselanlage und/oder Ofenanlage bereits gesenkt ist, bedarf es dabei einer geringeren Zugabe von Primär-Brennstoffmengen um in der ersten Nachverbrennungsstufe die notwendige stöchiometrische Reduktion noch vorhandenen freien Sauerstoff und reaktiven, gebundenen Restsauerstoffmengen der zu verbrennenden oder aufzuspaltenden Rauchgasbestandteile vorzunehmen.Due to the upstream reduction catalyst for NO, the residual oxygen content of the diesel engine exhaust gases is already reduced on the way to the boiler system and/or furnace system, a smaller addition of primary fuel quantities is required in order to carry out the necessary stoichiometric reduction of the remaining free oxygen and reactive, bound residual oxygen quantities of the flue gas components to be burned or split in the first post-combustion stage.

Es brauch insofern insbesondere keine exakt stöchiometrische Reduktion dieser Sauerstoff- und Restsauerstoffmengen mehr erfolgen, wobei die Zudosierung von Primär-Brennstoffmengen und von Sauerstoff in der ersten und/oder zweiten Nachverbrennungsstufe insofern durch Handbetrieb oder stationär oder eine einfache in die Nebenfeldregelung erfolgen kann.In particular, there is no longer any need for an exact stoichiometric reduction of these oxygen and residual oxygen quantities, whereby the addition of primary fuel quantities and oxygen in the first and/or second post-combustion stage can be carried out manually or stationary or simply in the secondary field control.

Die Verwendung von Oxydationskatalysatoren erfolgt dabei in Ergänzung oder als Ersatz für die zweite Nachverbrennungsstufe in der Kessel- und/oder Ofenanlage (3).Oxidation catalysts are used to supplement or replace the second post-combustion stage in the boiler and/or furnace system (3).

Claims (24)

Schut&zgr;ansprücheProtection claims Vorrichtung zum Betrieb einer Verbrennungsanlage, insbesondere in Form einer Kraft-Wärme-Kopplung oder einer Blockheizkraftwerksanlage, mit Diesel-, Zündstrahl·-, Gas/Diesel·-, großen Gas-Otto-Motoren, Gasturbinen und/oder Kessel·anl·age unter Verfeuerung von flüssigen, gasförmigen oder festen Brennstoffen, insbesondere von Schweröl·, mit einer Abgasreinigungsanl·age, bestehend zumindest aus einer Nachbrennkammer eines Prozeßofens oder einer Kessel·anl·age, wobei
die Kessel·- oder Ofenanl·agen eine oder zwei Nachverbrennungsstufen aufweist und vorzugsweise ais Rekuperator betreibbar ist, so daß die in die Verbrennungsaniage rückzuführenden gereinigten
Rauchgasströme kühlbar sind,
Device for operating a combustion plant, in particular in the form of a combined heat and power plant or a cogeneration plant, with diesel, pilot jet, gas/diesel, large gas-Otto engines, gas turbines and/or boiler plants using liquid, gaseous or solid fuels, in particular heavy oil, with an exhaust gas purification system, consisting of at least one afterburning chamber of a process furnace or a boiler plant, wherein
the boiler or furnace plant has one or two afterburning stages and can preferably be operated as a recuperator, so that the cleaned
Flue gas streams can be cooled,
und aus einer Zuieitungs- und Beimischungseinrichtung sowie einer Regeivorrichtung für die erste und zweite Nachverbrennungsstufe, so daß die in diesen Verbrennungsstufen beizumischenden Brennstoff-, Sauerstoffoder Zuschiagmengen (13) zur Abgasnachbehandlung und zur Vermeidung der Biidung von Schadstoffen oder zu deren Verringerung in die Nachbrennkammern eindüsbar und/oder vorher einbringbar sind, wobei in der ersten Nachverbrennungsstufe iedigiich unter Brennstoffzufuhr und unter erhöhter Temperatur Rauchgasbestandteile mit kleineren Sauerstoffbindungsenergien ais CC>2 ohne zusätz^che Verbrennungsiuftzufuhr ausbrennbar sind oder wobei in der Rauchgasführung vor der ersten und/oder zweiten Nachverbrennungsstufe eine Vorrichtung zur Messung der freien und gebundenen 0~- Restmengen angeiegt ist und sowohl die Brennstoffzufuhr als auch die Sauerstoffzufuhr in Bezug auf denand from a supply and mixing device as well as a control device for the first and second post-combustion stage, so that the fuel, oxygen or additive quantities (13) to be mixed in these combustion stages for exhaust gas aftertreatment and to avoid the formation of pollutants or to reduce them can be injected and/or introduced into the post-combustion chambers beforehand, whereby in the first post-combustion stage, flue gas components with smaller oxygen binding energies than CC>2 can be burned out only with the supply of fuel and at an increased temperature without additional combustion air supply, or whereby in the flue gas duct upstream of the first and/or second post-combustion stage, a device for measuring the free and bound residual 0~ quantities is provided and both the fuel supply and the oxygen supply are regulated in relation to the umzuwandelnden Massenstrom stationär und/oder
weitgehend stöchiometrisch erfolgt, und daß vorzugsweise zur Rückführung eines Teils des Rauchgasstromes der Kessel- oder Ofenanlage zu den Brennkammern oder Verbrennungsräumen der Verbrennungsanlage ein Leitungssystem zwischen Auslaß der Kessel- oder Ofenanlage und dem Einlaß der Brennkammern oder Verbrennungsräume der Verbrennungsanlage vorgesehen ist,nach der DE 38 24 813 C2, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Abgasreinigungsanlage (4) der Kesseloder Ofenanlage (3) mindestens ein selektiver - NO Reduktionskatalysator (22) mit einer Vorrichtung (28,31,31',32,33,24) zum Zudosieren und Versprühen, von stickstoffhaltigen Reaktionsmitteln, wie Ammoniak oder einer wässrigen Harnstofflösung, vor- und/oder nachgeschaltet ist, so daß zumindest teilweise die vor oder nach der oder den Nachverbrennungsstufen noch vorhandenen, reduzierbaren NO -Abgaskomponenten katalytisch abgebaut werden, oder daß zusätzlich dem oder den Reduktionskatalysatoren (22) auch mindestens ein Oxydationskatalysator (23) zur CO und CH-Verbrennung nachgeschaltet ist, so daß zusätzlich nach der zweiten Nachverbrennungsstufe bzw. dem NO Reduktionskatalysatoren (22) noch vorhandene
oxydierbare Abgaskomponenten ohne Reaktionsmittel zur weitgehend vollständigen Reaktion zu unschädlichen Gasen bringbar sind.
Mass flow to be converted stationary and/or
is carried out largely stoichiometrically, and that preferably for returning part of the flue gas flow of the boiler or furnace system to the combustion chambers or combustion chambers of the combustion system, a line system is provided between the outlet of the boiler or furnace system and the inlet of the combustion chambers or combustion chambers of the combustion system, according to DE 38 24 813 C2, characterized in that as an additional exhaust gas purification system (4) of the boiler or furnace system (3) at least one selective NO reduction catalyst (22) with a device (28,31,31',32,33,24) for metering and spraying nitrogen-containing reactants, such as ammonia or an aqueous urea solution, is connected upstream and/or downstream, so that at least some of the reducible NO exhaust gas components still present before or after the afterburning stage(s) are catalytically broken down, or that in addition to the reduction catalyst(s) (22) at least one Oxidation catalyst (23) for CO and CH combustion is connected downstream, so that additionally after the second post-combustion stage or the NO reduction catalysts (22) still present
oxidizable exhaust gas components can be brought to a largely complete reaction to form harmless gases without reactants.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,2. Device according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abgasreinigungsanlage (4) mit dem selektiven-NO -Reduktionskatalysator (22) und/oder mit dem
characterized in that
the exhaust gas purification system (4) with the selective NO reduction catalyst (22) and/or with the
zusätzlich auch vorgesehenen Oxydationskatalysator (23) eine Reaktionsmitteldosiereinrichtung (32), einen Reaktionsmitteltank (24), eine Dosier- und Zuleitungseinrichtung (28,34,35,36) mit einem Düsenapparat (31) für das Reaktionsmittel des Reduktionskatalysators (22) und eine elektrische Anlagensteuerung und -Regelung (33) aufweist, so daß das Reaktionsmittel· in den heißen Abgasstrom (30) einführbar und in Richtung des Abgasstroms (30) fein versprühbar ist.additionally provided oxidation catalyst (23) has a reactant metering device (32), a reactant tank (24), a metering and supply device (28,34,35,36) with a nozzle device (31) for the reactant of the reduction catalyst (22) and an electrical system control and regulation (33), so that the reactant can be introduced into the hot exhaust gas flow (30) and can be finely sprayed in the direction of the exhaust gas flow (30).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,3. Device according to claim 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Düsenapparat (31) für das Reaktionsmittel in einem Pyrolysationskanal· (27) angel·egt ist und die Abgasreinigungsanlage (4) neben dem Pyrolysationskanal· (27) einen sich anschließenden Mischkanal· (25) mit zumindest einen dort angeordneten Mischer (34) zum inline homogenen Beimischen des Reaktionsmittel·s zum Abgasstrom aufweist und einen sich inline anschießenden Reaktionskanal· (26) mit wenigstens einem sel·ektiven, nicht Zeolithha^igen NO -Reduktionskatal·ysator (22) oder auch mit einem CO- oder HC-Oxydationskatal·ysator (23).
characterized in that
the nozzle apparatus (31) for the reactant is arranged in a pyrolysation channel (27) and the exhaust gas purification system (4) has, in addition to the pyrolysation channel (27), a connecting mixing channel (25) with at least one mixer (34) arranged there for the inline homogeneous mixing of the reactant into the exhaust gas flow and an inline connecting reaction channel (26) with at least one selective, non-zeolite-containing NO reduction catalyst (22) or also with a CO or HC oxidation catalyst (23).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
4. Device according to claim 2 or 3,
characterized in that
in dem Pyrol·ysationskanal· (27) ein Zweistoffdüsenapparat (28) einmündend angeordnet ist mit einem Umscha^Vent^ (36) für die Umschaitung von der Arbeits- in die Ausbl·asstel·l·ung und mit einem im Bereich des Abgasstromes einmündenden Manteirohr für die Druckluftzufuhr und mit einem in Abstand imin the pyrolysis channel (27) a two-fluid nozzle device (28) is arranged opening into it with a switching valve (36) for switching from the working to the blow-out position and with a jacket pipe opening into the area of the exhaust gas flow for the compressed air supply and with a spaced-apart Mantelrohr geführten Reaktionsmittelleiter (29) und einer Düse (31') zum Versprühen des Reaktionsmittels.Reactant conductor (29) guided through a jacket pipe and a nozzle (31') for spraying the reactant.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,5. Device according to claim 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (311) des Zweistoffdüsenapparates (28) zur Verleihung von Drall Schrägschlitze und/oder -kanäle zur Rotation der das Reaktionsmittel fördernden Druckluft aufweist.characterized in that the nozzle (31 1 ) of the two-fluid nozzle apparatus (28) has inclined slots and/or channels for imparting swirl for rotating the compressed air conveying the reactant. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5,6. Device according to claim 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweistoffdüsenapparat (28) ein elektrisch gesteuert betätigbares 3-Wege-Kugelventil (36) zum Abschalten der Zufuhr des Reaktionsmittels und zum gleichzeitigen Anschließen des zur Düse (31') führenden Leitungsweges für das Reaktionsmittel an die Druckluft aufweist.characterized in that the two-fluid nozzle apparatus (28) has an electrically controlled 3-way ball valve (36) for switching off the supply of the reactant and for simultaneously connecting the line path for the reactant leading to the nozzle (31') to the compressed air. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Reaktionskanal (26) eingebauten Reduktionsund Oxydationskatalysatoren (22,23) Wabenkörper (38) mit insbesondere quadratischem, hexagonalem oder rechteckigem Körper,Querschnitt sind, wobei vor dem ersten Reduktionskatalysator vorzugsweise ein Lochblech als Strömungsgleichrichter angeordnet ist.7. Device according to one of claims 1 and 3-6, characterized in that the reduction and oxidation catalysts (22, 23) installed in the reaction channel (26) are honeycomb bodies (38) with a particularly square, hexagonal or rectangular cross-section, with a perforated plate preferably being arranged in front of the first reduction catalyst as a flow straightener. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7,8. Device according to claim 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper (38) modulartig aufgebaut, mit mehreren Modulen eines Querschnitts von vorzugsweise etwa 150 &khgr; 150 mm und einer Länge von 50, 150 odercharacterized in that the honeycomb bodies (38) are constructed in a modular manner, with several modules with a cross section of preferably about 150 x 150 mm and a length of 50, 150 or 300 mm, nebeneinander, übereinander und/oder hintereinander, gestoßen oder in Abstand, angeordnet sind.300 mm, arranged side by side, one above the other and/or one behind the other, butted or spaced apart. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wabenkörper (38) längsseitig mit einem
elastischen, etwa bündigen Strumpf aus feuerfestem Material, vorzugsweise aus einem Glasfasergestrick, abgedeckt sind.
9. Device according to claim 7 or 8,
characterized in that
the honeycomb bodies (38) are longitudinally
elastic, slightly flush stocking made of fire-resistant material, preferably made of glass fibre knit.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens die aktive Fläche der Reduktionskatalysatoren (22) aus Titan-, Wolfram- und/oder Vanadiumoxid besteht und wenigstens die aktive Oberfläche der Oxydationskatalysatoren (23) aus einem edlen Metall, vorzugsweise aus Platin, Rhodium und/oder Palladium.
10. Device according to one of claims 1-9,
characterized in that
at least the active surface of the reduction catalysts (22) consists of titanium, tungsten and/or vanadium oxide and at least the active surface of the oxidation catalysts (23) consists of a noble metal, preferably platinum, rhodium and/or palladium.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrische Anlagensteuerung und -regelung (33) zum Einführen und Versprühen des Reaktionsmittels in den Abgasstrom (30) derart ausgelegt ist, daß in Bezug auf den zu reduzierenden NO -Massenstrom das Reaktionsmittel vollautomatisch exakt stöchiometrisch zudosierbar ist.
11. Device according to one of claims 2-10,
characterized in that
the electrical system control and regulation (33) for introducing and spraying the reactant into the exhaust gas flow (30) is designed such that the reactant can be metered in fully automatically and exactly stoichiometrically with respect to the NO mass flow to be reduced.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Oxydationskatalysatoren (23) derart aufgebaut und angelegt sind, daß sie in Bezug auf die CO-, C H ■ und/oder S02~Komponenten selektiv einwirken.
12. Device according to one of claims 1-11,
characterized in that
the oxidation catalysts (23) are constructed and arranged in such a way that they act selectively with respect to the CO, CH ■ and/or S02~ components.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11,13. Device according to claim 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrische Anlagensteuerung und -regelung (33) einen Steuersignaleingang für ein Motorleistungssignal oder ein elektrisches Generatorleistungssignal· der Verbrennungs- und Generatoranl·agen (1,2) aufweist, des weiteren eine So^wertkurve des einzudüsenden Reaktionsmitteis und einen Regier, in weichem der Soilwert für den Reaktionsmittelstrom mit dem Istwert vergleichbar und daraus ein Stellsignal für die Reaktionsmittelrege^ng biidbar ist.
characterized in that
the electrical system control and regulation (33) has a control signal input for an engine power signal or an electrical generator power signal of the combustion and generator systems (1,2), furthermore a target value curve of the reactant to be injected and a controller in which the target value for the reactant flow can be compared with the actual value and from which a control signal for the reactant regulation can be formed.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,14. Device according to claim 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anlagensteuerung und -regelung (33) derart ausgebildet ist, daß die NO -Werte durch eine unterstöchiometrische Reaktionsmitteldosierung auf einem konstanten, höher als der Sollkurve entsprechend liegenden Niveau haltbar sind.
characterized in that
the system control and regulation (33) is designed in such a way that the NO values can be maintained at a constant level higher than the target curve by means of a substoichiometric reactant dosage.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-14,
dadurch gekennzeichnet daß
15. Device according to one of claims 13-14,
characterized in that
die Anlagensteuerung und -regelung (33) derart ausgebildet ist, daß das SoHwertsignal aus dem Regler als übergeordnetes Führungssignal arbeitet und schnelle Laständerungen der Verbrennungsanlage (2) schnell ausregelt.the system control and regulation (33) is designed in such a way that the setpoint signal from the controller works as a higher-level control signal and quickly compensates for rapid load changes in the combustion system (2).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei Verbrennung von schwerem Heizöl oder Schweröl zumindest ein Selektivkatalysator (22) mit Reaktionsmitteleindüsung (zur NO -Reduktion) der Kessel- oder
16. Device according to one of claims 1-15,
characterized in that
when burning heavy heating oil or heavy oil, at least one selective catalyst (22) with reactant injection (for NO reduction) of the boiler or
Ofenanlage vorgeschaltet und zumindest ein Oxydationskatalysator (23) zur CO und HC-Verbrennung sowie zur Entschwefelung durch SO~-Verbrennung der Kessel- oder Ofenanlage (3) nachgeschaltet sind.Furnace system and at least one oxidation catalyst (23) for CO and HC combustion and for desulfurization by SO~ combustion is connected downstream of the boiler or furnace system (3).
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16,
dadurch gekennzeichnet, daß
17. Device according to one of claims 1-16,
characterized in that
in dem Leitungssystem zwischen Auslaß der Kesseloder Ofenanlage (3) und Einlaß der Brennkammern oder Verbrennungsräume der Verbrennungsanlage (2) ein Gebläse (14) zur Förderung des rückzuführenden Rauchgasstromes angelegt ist.a blower (14) for conveying the flue gas flow to be returned is installed in the pipe system between the outlet of the boiler or furnace system (3) and the inlet of the combustion chambers or combustion chambers of the combustion system (2).
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die der Verbrennungsanlage (2) nachgeschaltete Kessel- oder Ofenanlage (3) derart ausgelegt ist, daß sie als einzige Baueinheit gleichzeitig als Schalldämpfer, Rekuperator und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung wirkt.
18. Device according to one of claims 1-17,
characterized in that
the boiler or furnace system (3) downstream of the combustion system (2) is designed in such a way that it acts as a single structural unit simultaneously as a silencer, recuperator and device for exhaust gas aftertreatment.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1- 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Kessel- oder Ofenanlage (3) ein oder mehrere Heizkessel, Öfen, Drehrohröfen, Druckeinheiten oder Schalldämpfer mit einem eine Nachverbrennung ermöglichenden Verbrennungsraum angelegt sind.
19. Device according to one of claims 1-18,
characterized in that
as a boiler or furnace system (3) one or more boilers, furnaces, rotary kilns, pressure units or silencers with a combustion chamber enabling afterburning are installed.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-19,
dadurch gekennzeichnet, daß
20. Device according to one of claims 1-19,
characterized in that
in das Leitungssystem zwischen Kessel-oder Ofenanlage (3) und der Verbrennungs.anlage (2) eine Rückführungsleitung (8) für einen Teilstrom des Rauchgasstromes in the pipe system between the boiler or furnace system (3) and the combustion system (2) a return pipe (8) for a partial flow of the flue gas flow (18) einmündet und zuschaltbar ist, welche unmittelbar vom Auslaß der Verbrennungsanlage ausgeht.(18) which flows into and can be connected directly from the outlet of the combustion plant.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-20,21. Device according to one of claims 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kessel- oder Ofenanlage (3) ein Kondensator nachgeschaltet ist, in welchem Bestandteile der Abgase auskondensierbar und unter ihre Kondensationstemperatur abkühlbar sind.
characterized in that
a condenser is connected downstream of the boiler or furnace system (3), in which components of the exhaust gases can be condensed out and cooled below their condensation temperature.
22. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1-21,22. Device according to one of claims 1-21, dadurch gekennzeichnet, daß
die selektiven Oxydationskatalysatoren (23) in dem Abgasstrom ein- und ausschaltbar angelegt sind.
characterized in that
the selective oxidation catalysts (23) are arranged in the exhaust gas stream so that they can be switched on and off.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-22,23. Device according to one of claims 1-22, dadurch gekennzeichnet, daß
bei einem oder mehreren der Kessel- oder Ofenanlage (3) vorgeschalteten Selektivkatalysatoren (22) eine Nachschaltung von einem oder mehreren Oxydationskatalysatoren (23) hinter der Kessel- oder Ofenanlage (3) derart erfolgt, daß zusätzlich zur oder statt der zweiten Nachverbrennungsstufe der Kessel- oder Ofenanlage (3) die Oxydationskatalysatoren in den Abgasstrom hinter der Kessel- oder Ofenanlage (3) schaltbar sind.
characterized in that
in the case of one or more selective catalysts (22) connected upstream of the boiler or furnace system (3), one or more oxidation catalysts (23) are connected downstream of the boiler or furnace system (3) in such a way that, in addition to or instead of the second post-combustion stage of the boiler or furnace system (3), the oxidation catalysts can be connected into the exhaust gas flow downstream of the boiler or furnace system (3).
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-23,24. Device according to one of claims 1-23, dadurch gekennzeichnet, daß
die zusätzliche Abgasreinigungsanlage (4) eine selektiv katalytische Abgasreinigungsanlage zur Eindüsung wässriger Harnstofflösung gemäß einen der Ansprüche 13-20 der schweizerischen Patentanmeldung Nr. 00 556/92 aufweist.
characterized in that
the additional exhaust gas purification system (4) comprises a selectively catalytic exhaust gas purification system for injecting aqueous urea solution according to one of claims 13-20 of Swiss patent application No. 00 556/92.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0715058A1 (en) * 1994-12-01 1996-06-05 Wartsila Diesel International Ltd. OY A method for improving the efficiency of a combined cycle power plant process
DE19743337C1 (en) * 1997-09-30 1999-01-07 Siemens Ag Nitrous oxide reduction system for cleaning diesel engine exhaust gas
DE19731926C1 (en) * 1997-07-24 1999-01-21 Siemens Ag Emission control system for a diesel engine
DE19729003A1 (en) * 1997-07-07 1999-02-18 Siemens Ag Tank for a vehicle with a reducing agent-operated exhaust gas cleaning system
DE19741199A1 (en) * 1997-09-18 1999-04-08 Siemens Ag Static mixer
DE19824204A1 (en) * 1998-05-29 1999-12-09 Siemens Ag Catalytic emissions reduction unit for a domestic heating system
DE19834541A1 (en) * 1998-07-31 2000-02-03 Alfred Buck Exhaust system
US6223526B1 (en) 1998-06-17 2001-05-01 Siemens Aktiengesellschaft Dual compartment fuel storage tank
EP0928884A3 (en) * 1998-01-08 2003-01-02 Robert Bosch Gmbh Mixture delivery device
NL1035584C2 (en) * 2008-06-16 2009-12-17 Oost Holding B V Gas turbine engine exhaust gases cleaning device, has static vortex mixer mixing exhaust gases with flammable gas and oxygen containing gas mixture such as air, and gas burner igniting and bringing gas mixture to temperature level
CN107504505A (en) * 2017-08-28 2017-12-22 镇江裕太防爆电加热器有限公司 A kind of energy-saving circulating utilizes tail gas treatment device

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0715058A1 (en) * 1994-12-01 1996-06-05 Wartsila Diesel International Ltd. OY A method for improving the efficiency of a combined cycle power plant process
DE19729003C2 (en) * 1997-07-07 1999-05-27 Siemens Ag Tank for a vehicle with a reducing agent-operated exhaust gas cleaning system
DE19729003A1 (en) * 1997-07-07 1999-02-18 Siemens Ag Tank for a vehicle with a reducing agent-operated exhaust gas cleaning system
DE19731926C1 (en) * 1997-07-24 1999-01-21 Siemens Ag Emission control system for a diesel engine
US6401449B1 (en) 1997-09-18 2002-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Expanded grid static mixer
DE19741199A1 (en) * 1997-09-18 1999-04-08 Siemens Ag Static mixer
US6553755B2 (en) 1997-09-18 2003-04-29 Siemens Aktiengesellschaft Expanded grid static mixer
DE19741199C2 (en) * 1997-09-18 2000-10-26 Siemens Ag Static mixer
US6082102A (en) * 1997-09-30 2000-07-04 Siemens Aktiengesellschaft NOx reduction system with a device for metering reducing agents
DE19743337C1 (en) * 1997-09-30 1999-01-07 Siemens Ag Nitrous oxide reduction system for cleaning diesel engine exhaust gas
EP0928884A3 (en) * 1998-01-08 2003-01-02 Robert Bosch Gmbh Mixture delivery device
DE19824204A1 (en) * 1998-05-29 1999-12-09 Siemens Ag Catalytic emissions reduction unit for a domestic heating system
US6223526B1 (en) 1998-06-17 2001-05-01 Siemens Aktiengesellschaft Dual compartment fuel storage tank
DE19834541A1 (en) * 1998-07-31 2000-02-03 Alfred Buck Exhaust system
DE19834541C2 (en) * 1998-07-31 2001-08-09 Alfred Buck Exhaust system
NL1035584C2 (en) * 2008-06-16 2009-12-17 Oost Holding B V Gas turbine engine exhaust gases cleaning device, has static vortex mixer mixing exhaust gases with flammable gas and oxygen containing gas mixture such as air, and gas burner igniting and bringing gas mixture to temperature level
CN107504505A (en) * 2017-08-28 2017-12-22 镇江裕太防爆电加热器有限公司 A kind of energy-saving circulating utilizes tail gas treatment device
CN107504505B (en) * 2017-08-28 2024-03-22 镇江裕太防爆电加热器有限公司 Energy-saving type recycling tail gas treatment equipment

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