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DE19515352A1 - Agglomerator to clean diesel exhaust and other waste gases - Google Patents

Agglomerator to clean diesel exhaust and other waste gases

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DE19515352A1
DE19515352A1 DE19515352A DE19515352A DE19515352A1 DE 19515352 A1 DE19515352 A1 DE 19515352A1 DE 19515352 A DE19515352 A DE 19515352A DE 19515352 A DE19515352 A DE 19515352A DE 19515352 A1 DE19515352 A1 DE 19515352A1
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Germany
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exhaust gas
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Tobias Dipl Ing Boehm
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Volkswagen AG
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Volkswagen AG
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Abstract

The in-line agglomerator is designed to increase particle size in the waste or exhaust gas stream, to assist separation. There is an injector (7) for fluid and/or particles, at a position (6) upstream of the agglomerator (4). The fluid source is a reservoir (10) connected by a line (8) to the injector (7), and terminating in an atomising nozzle (11) in the waste gas line (1). The fluid may be a selective reducing agent, for NOx.

Description

Aus der US-PS 44 06 119 ist eine gattungsgemäße Anordnung zum Abscheiden von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom einer Brenn­ kraftmaschine bekannt, wobei der Abgasstrom zunächst zur Parti­ kelvergrößerung einen Agglomerator durchströmt und anschließend diese vergrößerten Partikel in einem Zyklon vom Abgasstrom getrennt werden.From US-PS 44 06 119 is a generic arrangement for Separation of soot particles from the exhaust gas stream of a burner Engine known, the exhaust gas flow initially to Parti flow through an agglomerator and then these enlarged particles in a cyclone from the exhaust stream be separated.

In DE-42 21 363 A1 ist eine Vorrichtung zur Abgasreinigung offenbart, in welcher zum Verringern von Stickoxiden flüssiger Kohlenwasserstoff als Reduktionsmittel stromauf eines Katalysa­ tors in den Abgasstrom eingesprüht wird.DE-42 21 363 A1 describes a device for exhaust gas purification discloses in which to reduce nitrogen oxides more liquid Hydrocarbon as a reducing agent upstream of a catalytic converter is sprayed into the exhaust gas stream.

Gemäß EP-02 20 588 B1 wird allerdings zur Regeneration von Rußfiltern durch Oxidation vorgeschlagen, stromauf oder stromab des Rußfilters aus einem separaten Partikelspeicher zur Konzen­ trationserhöhung Partikel einzublasen, so daß es zu einer Brennstoffstaubexplosion kommt.According to EP-02 20 588 B1, however, the regeneration of Soot filtering suggested by oxidation, upstream or downstream of the soot filter from a separate particle store to concentrate tration increase particles to blow, so that it to a Fuel dust explosion is coming.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus einem Abgasstrom anzugeben, wobei der Abscheidegrad der Partikel vergrößert ist.The invention has for its object a device for Separate particles from an exhaust gas stream, where the degree of separation of the particles is increased.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patent­ anspruches 1.The problem is solved with the features of the patent claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen benannt. Advantageous embodiments of the invention are in the sub claims named.  

Wird bei einer gattungsgemäßen Anordnung stromauf des Agglome­ rators ein Stoff bestehend aus vergleichsweise klein dimensio­ nierten Fluidtröpfchen oder aus Partikeln zugeführt, so ist der Abscheidegrad der im Abgasstrom enthaltenen Partikel folgender­ maßen erhöht. Bei Zugabe eines Fluides verdampft dieses und kondensiert anschließend an den Partikeln des Abgasstromes. Die Zugabe von Partikeln bewirkt ein Anlagern von kleineren Parti­ keln aus dem Abgasstrom, was einem "einfangen" dieser kleineren Partikel gleich kommt.Is in a generic arrangement upstream of the agglome rators a fabric consisting of comparatively small dimensions ned fluid droplets or from particles, so is the Degree of separation of the particles contained in the exhaust gas stream as follows moderately increased. When a fluid is added, it evaporates and then condenses on the particles of the exhaust gas flow. The The addition of particles causes smaller particles to accumulate keln from the exhaust gas flow, which one "catch" these smaller Particle comes right away.

Bereits vor Eintritt in den Agglomerator werden Abgasstrom­ partikel gebunden und aneinander angelagert, so daß sie bereits vergrößert dem Agglomerator zugeführt werden.Exhaust gas flow occurs even before entering the agglomerator particles bound and attached to each other so that they already can be fed to the agglomerator in an enlarged manner.

Diese Zufuhr bewirkt, daß der Agglomerator eine größere Anzahl von Partikeln in einem Größenbereich abgibt, der in einer nach­ geschalteten Vorrichtung, z. B. einem Zyklonabscheider, abge­ schieden werden kann. Der vergrößerte Abscheidegrad des Agglo­ merators kann somit zu einem erhöhten Gesamtabscheidegrad einer Kombination aus Agglomerator und nachgeschalteter Vorrichtung führen.This feed causes the agglomerator to have a larger number of particles in a size range that in a after switched device, e.g. B. a cyclone, abge can be divorced. The increased degree of separation of the Agglo merators can thus lead to an increased overall separation efficiency Combination of agglomerator and downstream device to lead.

Der beispielsweise aus einem Zyklonabscheider abgeführte Schmutzgasstrom kann anschließend z. B. über beheizte Filter­ platten nachverbrannt oder z. B. einer Brennkraftmaschine erneut zugeführt werden.The one removed from a cyclone, for example Dirty gas stream can then z. B. via heated filters burned plates or z. B. an internal combustion engine be fed again.

Die Zufuhr aus einer das Fluid oder Partikel als Agglomera­ tionshilfe enthaltenden Quelle erfolgt entweder durch Einspei­ sung des Fluides und/oder der Partikel in einer Venturidüse der Abgasleitung oder über eine mit Fremdenergie angetriebene Pumpe bzw. einen Verdichter.The supply from a the fluid or particle as an agglomerate source containing aid is either by injection Solution of the fluid and / or the particles in a Venturi nozzle Exhaust pipe or via a pump driven by external energy or a compressor.

Im Falle eines Fluides kann dieses aus einem Tank entnommen und über eine Zerstäubungsdüse eingebracht werden, während Partikel besonders vorteilhaft stromab des Agglomerators als Teilstrom aus dem Abgasstrom abgezweigt werden. Dieses kann z. B. mittels eines nachgeschalteten, als Zyklon ausgebildeten Partikel­ abscheiders erfolgen, aus dessen Sammelbereich für Schmutzgas durch kontinuierliche Entnahme des Teilstromes Partikel an die Stelle zur Einspeisung stromauf des Agglomerators gefördert werden.In the case of a fluid, it can be removed from a tank and introduced through an atomizing nozzle while particles particularly advantageously downstream of the agglomerator as a partial stream be branched off from the exhaust gas stream. This can e.g. B. means a downstream cyclone particle separator from its collection area for dirty gas by continuously removing the partial flow of particles to the  Supported for feeding upstream of the agglomerator become.

Die Vorrichtung eignet sich besonders gut für das Rußpartikel aufweisende Abgas von Dieselmotoren, welches verfahrensbedingt vergleichsweise hohe Stickoxidanteile enthält. Zur Vermeidung übermäßigen Stickoxidausstoßes kann entweder der Agglomerator abschnittsweise eine katalytische Beschichtung zur Reduktion von Stickoxiden aufweisen und/oder es kann stromab des Agglome­ rators ein Katalysator, dessen Trägermaterial beispielsweise ein Zeolith ist, angeordnet sein.The device is particularly suitable for the soot particle showing exhaust gas from diesel engines, which is due to the process contains comparatively high levels of nitrogen oxide. To avoid Excessive nitrogen oxide emissions can either be caused by the agglomerator sections of a catalytic coating for reduction of nitrogen oxides and / or it can be downstream of the agglome rators a catalyst, the support material for example is a zeolite.

Als allein oder in Kombination mit zugeführten Partikeln ver­ wendetes Fluid kann ein selektiv wirkendes Reduktionsmittel, wie Ammoniak, Harnstoff oder ein Kohlenwasserstoff zur Verrin­ gerung des Stickoxidausstoßes verwendet werden.Ver alone or in combination with supplied particles fluid used can be a selective reducing agent, such as ammonia, urea or a hydrocarbon to reduce nitrogen oxide emissions can be used.

Dabei kann das Reduktionsmittel beispielsweise nach dem Aus­ tritt aus der in den Abgasstrom ragenden Zerstäubungsdüse zunächst verdampfen, wobei die Gastemperatur dann nahe der Tau­ punkttemperatur liegt und somit die vorhandenen Abgasstromruß­ partikel als Kondensationskeime dienen.The reducing agent can, for example, after the end emerges from the atomizing nozzle protruding into the exhaust gas stream first evaporate, the gas temperature then close to the dew point temperature and thus the existing exhaust gas soot particles serve as condensation nuclei.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispiel­ haft näher erläutert.The invention is described below with reference to a drawing explained in detail.

Ein in einer Abgasleitung 1 geführter Abgasstrom 2 weist Ruß­ partikel auf, welche zwecks Vergrößerung und anschließender Abscheidung in einem als Zyklon ausgebildeten Partikel­ abscheider 3 einem Agglomerator 4 zugeführt werden, welcher in ein Gehäuse 5 der Abgasleitung 1 eingesetzt ist.An exhaust gas stream 2 guided in an exhaust gas line 1 has soot particles which, for the purpose of enlargement and subsequent separation in a particle separator 3 in the form of a cyclone, are fed to an agglomerator 4 which is inserted into a housing 5 of the exhaust gas line 1 .

An einer Stelle 6 stromauf des Agglomerators 4 weist die Abgas­ leitung 1 einen Anschluß 7 auf, welcher mittels Leitungen 8 bzw. 9 mit einem als Tank ausgebildeten Fluidspeicher 10 bzw. dem Partikelabscheider 3 verbunden ist. Die Leitung 8 ist im Bereich der Stelle 6 mit einer Zerstäubungsdüse 11 in die Abgasleitung 1 eingesetzt. Beide Leitungen 8, 9 weisen als Pumpen ausgebildete Fördereinrichtungen 12, 13 auf, wobei die dem Partikelabscheider 3 zugeordnete mit dessen Sammelbereich 14 für Schmutzgas verbunden ist.At a point 6 upstream of the agglomerator 4 , the exhaust gas line 1 has a connection 7 , which is connected by means of lines 8 or 9 to a fluid reservoir 10 or the particle separator 3 designed as a tank. The line 8 is inserted in the area 6 with an atomizing nozzle 11 in the exhaust pipe 1 . Both lines 8 , 9 have conveying devices 12 , 13 designed as pumps, the one assigned to the particle separator 3 being connected to its collecting area 14 for dirty gas.

Anstelle der Fördereinrichtungen 12, 13 kann die Abgasleitung 1 im Bereich des Anschlusses 7 als Venturidüse 15 ausgebildet sein, wie gestrichelt in der Zeichnung dargestellt.Instead of the conveying devices 12 , 13 , the exhaust pipe 1 can be designed in the area of the connection 7 as a Venturi nozzle 15 , as shown in dashed lines in the drawing.

Der Agglomerator 4 ist auf einem Teil seiner inneren Oberfläche abschnittsweise mit einer katalytischen Beschichtung versehen. Zusätzlich kann in dem Gehäuse 5 stromab des Agglomerators 4 ein Katalysator 16 mit einem Trägermaterial aus Zeolith ange­ ordnet sein, wie gestrichelt dargestellt.The agglomerator 4 is partially provided with a catalytic coating on part of its inner surface. In addition, a catalyst 16 with a support material made of zeolite can be arranged in the housing 5 downstream of the agglomerator 4 , as shown in dashed lines.

Im Betrieb der Vorrichtung gelangt der Abgasstrom 2 zwecks Partikelvergrößerung in den Agglomerator 4 und wird anschlie­ ßend in den Partikelabscheider 3 geführt. In diesem werden die im Agglomerator 4 ausreichend vergrößerten Partikel in einem Schmutzgasstrom abgeschieden, wobei sich die Partikel in dem Sammelbereich 14 ablagern, während gereinigtes Abgas den Parti­ kelabscheider 3 über einen Reingasaustritt 17 verläßt. Aus dem Fluidspeicher 10 bzw. dem Sammelbereich 14 werden als Agglome­ rationshilfe ein selektiv wirkendes Reduktionsmittel bzw. Par­ tikel mittels der Fördereinrichtung 12 bzw. 13 an der Stelle 6 in den Abgasstrom 2 eingespeist. Die durch die Leitung 9 zuge­ führten, bereits vergrößerten Partikel wirken als Anlagerungs­ stellen für weitere Rußpartikel, während das Reduktionsmittel nach dem Austritt aus der Zerstäubungsdüse 11 verdampft und sich an den als Kondensationskeime dienenden Rußpartikeln bzw. den zugeführten Partikeln als Flüssigkeitstropfen nieder­ schlägt.During operation of the device, the exhaust gas stream 2 enters the agglomerator 4 for the purpose of particle enlargement and is then guided into the particle separator 3 . In this, the sufficiently enlarged particles in the agglomerator 4 are separated in a dirty gas stream, the particles being deposited in the collecting area 14 , while cleaned exhaust gas leaves the particle separator 3 via a clean gas outlet 17 . From the fluid reservoir 10 or the collection area 14 , a selectively acting reducing agent or particle is fed as agglomeration aid by means of the conveying device 12 or 13 at the point 6 into the exhaust gas stream 2 . The supplied through the line 9 , already enlarged particles act as attachment points for further soot particles, while the reducing agent evaporates after emerging from the atomizing nozzle 11 and is deposited on the soot particles serving as condensation nuclei or the supplied particles as liquid drops.

Die im Abgasstrom 2 vorhandenen Stickoxide werden mit Hilfe des Reduktionsmittels an der katalytischen Beschichtung im Gehäuse 5 umgesetzt.The nitrogen oxides present in the exhaust gas stream 2 are converted to the catalytic coating in the housing 5 with the aid of the reducing agent.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus einem Abgas­ strom, mit einem in einer Abgasleitung eingesetzten Agglomerator, welcher zum Zwecke der Partikelvergrößerung von dem Abgas­ strom durchsetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (1) an einer Stelle (6) stromauf das Agglomerators (4) einen Anschluß (7) aufweist, welcher mit einer ein Fluid und/oder Partikel zuführenden Quelle verbunden ist.1. Device for separating particles from an exhaust gas stream, with an agglomerator used in an exhaust gas line, which is interspersed with the exhaust gas stream for the purpose of particle enlargement, characterized in that the exhaust gas line ( 1 ) at one point ( 6 ) upstream of the agglomerator ( 4 ) has a connection ( 7 ) which is connected to a source which supplies a fluid and / or particles. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle durch einen Fluidspeicher (10) gebildet ist, welche über eine Leitung (8) mit dem Anschluß (7) verbunden ist und diese Leitung (8) mittels einer Zerstäubungsdüse (11) in die Abgasleitung (1) eingesetzt ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the source is formed by a fluid reservoir ( 10 ) which is connected via a line ( 8 ) to the connection ( 7 ) and this line ( 8 ) by means of an atomizing nozzle ( 11 ) in the exhaust pipe ( 1 ) is inserted. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Quelle stromab des Agglomerators (4) ein Partikelabscheider (3) in der Abgasleitung (1) angeordnet ist, wobei ein Sammelbereich (14) für Schmutzgas des Partikelabscheiders (3) mit der Stelle (6) verbunden ist.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that a particle separator ( 3 ) in the exhaust pipe ( 1 ) is arranged as the source downstream of the agglomerator ( 4 ), a collecting area ( 14 ) for dirty gas of the particle separator ( 3 ) with the point ( 6 ) is connected. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle einen Fluidspeicher (10) und einen Partikelabscheider (3) umfaßt, welche beide mit der Stelle (6) verbunden sind.4. The device according to claim 1, characterized in that the source comprises a fluid reservoir ( 10 ) and a particle separator ( 3 ), both of which are connected to the location ( 6 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abgasleitung (1) im Bereich des Anschlus­ ses (7) eine Venturidüse (15) aufweist. 5. Apparatus according to claim 2 or 3 or 4, characterized in that the exhaust pipe ( 1 ) in the region of the connection ses ( 7 ) has a Venturi nozzle ( 15 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Quelle und dem Anschluß (7) eine mit Fremdenergie betriebene Fördereinrichtung (12, 13) angeordnet ist.6. The device according to claim 2 or 3 or 4, characterized in that between the source and the terminal ( 7 ) is operated with external energy conveyor ( 12 , 13 ) is arranged. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Agglomerator (4) zumindest abschnittsweise eine katalytische Beschichtung zur Reduktion von Stickoxiden auf­ weist und daß der Zerstäubungsdüse (11) aus dem Fluidspei­ cher (10) eine Reduktionsmittel zugeführt wird.7. Apparatus according to claim 2 or 4, characterized in that the agglomerator ( 4 ) at least in sections has a catalytic coating for reducing nitrogen oxides and that the atomizing nozzle ( 11 ) from the Fluidspei cher ( 10 ) is supplied with a reducing agent. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Agglomerator (4) in einem Gehäuse (5) angeordnet ist, welches stromab des Agglomerators (4) einen Katalysator (16) aufweist.8. Apparatus according to claim 2 or 4 or 7, characterized in that the agglomerator ( 4 ) is arranged in a housing ( 5 ) which has a catalyst ( 16 ) downstream of the agglomerator ( 4 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial des Katalysators (16) ein Zeolith ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the carrier material of the catalyst ( 16 ) is a zeolite. 10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid ein selektiv wirkendes Reduktionsmittel verwendet wird.10. The device according to claim 2, characterized in that as Fluid uses a selective reducing agent becomes.
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