DE4033797A1 - Vorrichtung und verfahren zum entstauben von wabenkatalysatoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ent­ stauben von Wabenkatylsatoren, wie sie insbesondere bei Rauchgasreinigungsanlagen verwendet werden.

Dabei werden die 300 bis 400°C heißen Rauchgase mit einge­ sprühtem Ammoniak beaufschlagt, das in Gegenwart eines Kata­ lysators Stickoxide zu molekularem Stickstoff reduziert.

Da die Wirksamkeit von Katalysatoren der Größe ihrer Ober­ fläche proportional ist, werden große Oberflächen gefordert, die z. B. als Wabe mit quadratischem Querschnitt der Waben­ freiräume eingesetzt werden.

Die Wabenkatalysatoren sind beabstandet übereinander in Mon­ tageeinheiten zusammengefaßt, weisen waagerechte, ebene, zugängliche Oberflächen auf und sind an einer ummantelten Stahlkonstruktion gehalten. Das Verbrennungsgas wird durch Absaugung von oben nach unten durch die Katalysatoreinheiten geführt.

Bei dem Verbrennungsvorgang entsteht ein wesentlicher Anteil von Staub in Form von Flugasche mit sehr hoher spezifischer Oberfläche, der an der Katalysatoroberfläche anhaftet, die Kanäle der Waben verstopft und die Katalysatorwirksamkeit verringert. Dabei wird die Querfläche zunächst mit einer Haut belegt, so daß eine wesentliche Beeinträchtigung rela­ tiv bald nach Ingebrauchnahme des Katalysators zu beobachten ist. Weiterhin können wegen der hohen spezifischen Oberflä­ che der Flugasche Partikel zusammenbacken und einen zement­ mörtelartigen Verschluß bilden, insbesondere in Gegenwart von Wasserdampf im Rauchgas (z. B. beim Anfahren des Kes­ sels).

Erleichtert werden die geschilderten Vorgänge noch dadurch, daß die Katalysatoroberfläche relativ rauh ist. Die Katalysa­ toren müssen daher regelmäßig von Hand gereinigt werden, um möglichst lange Standzeiten zu erreichen.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die Entstaubung derartiger Katalysatoren maschinell und mit geringem Zeitaufwand vorgenommen werden kann, um so die Pro­ zeßunterbrechungszeiten gering zu halten. Dabei soll im wesentlichen die Reinigung sämtlicher Freiräume einer oder mehrerer Katalysatorwaben in einem einzigen Arbeitsgang mög­ lich sein.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Vorrichtung zum Entstauben von Wabenkatalysatoren, bei welcher erfindungsge­ mäß eine Düsenplatte vorgesehen ist, die Düsen im Raster der Wabenkanäle des Wabenkatalysators aufweist, wobei die Düsen­ platte von einer Haube überdeckt ist, die einen Anschluß für Druckluft besitzt, und wobei in der Druckluftführung eine Anordnung für eine pulsierende Beaufschlagung der Düsen vorgesehen ist.

Zur periodischen Reinigung wird die Vorrichtung auf die Wabe geschoben, und sämtliche von der Düsenplatte überdeckten Kanäle werden gleichzeitig freigeblasen. Der zum Reinigen eingesetzte Druck kann gesteigert werden, wobei durch die Pulsation ein regelrechtes Freischießen bewirkt wird, wozu geeigente Düsenformen und -abmessungen dienen.

Die Reinigung der Katalysatorebenen geschieht dabei vorzugs­ weise in Strömungsrichtung des Rauchgases unter gleichzei­ tigem Absaugen, so daß der abgelöste Staub zu den dafür vor­ gesehenen Filtern des Kraftwerkes transportiert wird.

Die Haube der Vorrichtung sitzt relativ dicht auf der Kata­ lysatorebene, so daß auch unter dieser etwa der durch die Absaugung entstehende Unterdruck herrscht, der das Erzeugen der die Düsen verlassenden "Jet-Strahlen" erleichtert. Ein impulsartiges Blasen wird durch wechselndes Zuführen und Abschalten von Druckluft ermöglicht, wobei die Erzeugung der Impulse ebenfalls durch das Absaugen erleichtert wird.

In besonders wirkungsvoller Weise läßt sich die Effektivität der Jet-Strahlen dadurch unterstützen, daß man den Düsenab­ stand zur Katalysatoroberfläche periodisch ändert, d. h. die Strahlenquelle (die Düsenplatte) schwingen läßt. Dies kann in konstruktiv sehr einfacher Weise dadurch geschehen, daß die Düsenplatte über eine schwingende Gegenkraftvorrichtung, wie z. B. Federn oder hydraulische oder pneumatische oder andere mechanische schwingfähige Einrichtungen, auf der Katalysatoroberfläche abgestützt wird. Da nämlich der Druck durch die Erzeugung der Strahlimpulse schwankt, wird so auch gleichzeitig die Düsenplatte in Schwingung versetzt, wobei jedoch Plattenschwingung und Impulsfrequenz vorzugsweise nicht synchron sind.

Eine besonders elegante und bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zur Erzeugung der pulsierenden Strahlen ein Flügelrad verwendet wird. Dieses ist auf der Platte gelagert und rotiert insbesondere durch aerodynamische Formgebung (z. B. durch Aufwärtsbiegen einer Endkante oder auch mit Hilfe von Motoren.

Die Räder weisen zwei oder mehrere Flügel auf, die die Düsen je nach Stellung abschalten oder freigeben. Da das Freigeben mit der Rotationsgeschwindigkeit erfolgt, entstehen durch die schnelle Freigabe (gegen den Absaugunterdruck) die gewünschten Impulse, deren Dauer und Abstand von der Rota­ tionsgeschwindigkeit bestimmt ist.

Bei Verwendung eines Flügelrades bleiben die Eckenbereiche natürlich frei von Impulsen, so daß hier die Reinigung lediglich durch den senkrecht schwingenden Luftstrahl geschieht.

In der Regel genügt dies vollkommen, da mit Hilfe der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung und des durch sie ermöglichten Ver­ fahrens eine häufigere Reinigung unter drastischer Reduzie­ rung der Reinigungsdauer möglich ist, so daß diese schon in frühen Stadien der Flugascheablagerung zur Anwendung kommt. Soll die Zahl der durch die Flügelräder unbedeckten Düsen gesenkt werden und/oder der zeitliche Impulsabstand verrin­ gert werden, so wird vorgeschlagen, statt eines einzigen Flügelrades mehrere zu verwenden, die sich insbesondere überlappen können, um auch die Zwickel zwischen den Periphe­ rien der sich drehenden Flügelräder zu überdecken.

Da bei mehreren Flügelrädern deren Radien naturgemäß kleiner werden, können diese auch weiter in die Eckbereiche hinein installiert werden.

Wesentliche Bedeutung kommt der Düsenform zu. Um einen soge­ nannten Freistrahl, d. h. einen relativ stabilen, weit in die Kanäle eindringenden Strahl zu erzeugen, ist dieser zunächst nur mit einer Düse zu erzeugen, deren Druchmesser geringer ist als der Durchmesser der Kanäle. Gute Ergebnisse lassen sich dabei erzielen, wenn das Verhältnis zwischen Düsen­ durchmesser und Düsenlänge zwischen 1 : 5 und 1 : 15 beträgt, wobei das Optimum etwa bei 1 : 10 liegt. Als besonders effi­ zient hat sich eine Anordnung erwiesen, bei welcher der Düsendurchmesser 2 mm und deren Länge 20 mm betragen, je bezogen auf übliche Wabenkanäle einer Matrix von 20·20.

Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren besteht nach Vor­ stehendem darin, daß gleichzeitig eine Vielzahl von Kanälen eines Wabenkatalysators, vorzugsweise unter Aufrechterhal­ tung einer Absaugung, mit Luftstrahlimpulsen beaufschlagt werden, die zusätzlich in Richtung der Längsachse der Strah­ len bzw. der Kanäle schwingen können.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfin­ dung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die beanspruchte Vor­ richtung,

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Düsenplatte,

Fig. 3 zeigt eine Ausführung mit mehreren Flügelrädern.

In Fig. 1 ist ein Katalysatorwabensegment 4 einer DENOX-Einheit eines Kohlekraftwerkes gezeigt. Die Ebene besteht aus einigen hundert solcher Segmente. In dieser Einheit sind übereinanderliegend derartige Waben in einem solchen Abstand angeordnet, daß sie begehbar sind und zwischen sich demnach Platz für die Reinigungsvorrichtung lassen. Diese besteht aus der Düsenplatte 1, die derart zu den Kanälen 3 der Kata­ lysatorwabe 4 ausgerichtet wird, daß Düsen und Kanäle 2 fluchten.

Die Düsenplatte 1 ist überdeckt von einer Haube 5, die sich auf der Wabe 4 abstützt. Gleichzeitig ist auch die Düsen­ platte 1 mit Hilfe von Federn 8 oder dergleichen gegen die Wabenoberfläche 7 auf Distanz gehalten.

Über den Anschluß 6 ist die Haube 5 an eine nicht gezeigte Druckluftquelle angeschlossen, die kontinuierlich oder in Intervallen Druckluft abgibt, um so Druckimpulse zu erzeu­ gen, die wiederum über die Düsen 2 der Düsenplatte zu Strah­ len geformt in die Kanäle 3 der Wabe 4 gelangen und dort anhaftenden Staub (Flugasche) ablösen. Der Staub wird unter­ halb der Wabe 4 abgesaugt.

Durch die Druckstöße wird die Düsenplatte 1 in Richtung Wabenoberfläche 7 bewegt und federt anschließend wieder durch die Federn 8 oder eine entsprechende Anordnung wieder hoch, um erneut herabgedrückt zu werden, so daß die Düsen­ strahlen in etwa eine "Stocherbewegung" in den Kanälen durchführen und eine sehr effektive Reinigung auch bei stark anhaftenden Anbackungen gewährleisten.

In besonders eleganter und wirksamer Weise können die Druck­ impulse auch durch ein von der Düsenplatte 1 eng beabstan­ detes segmentiertes Flügelrad erzeugt werden.

Unter Flügelrad soll dabei mehrflügelige Räder, wie auch z. B. radial geschlitzte Scheiben, verstanden werden, ebenso wie Spiralräder oder geschlitzte Walzen, wobei insbesondere die Schlitzbreite verstellbar sein kann.

Das Flügelrad 10 ist über das Lager 9 mit der Düsenplatte motorisch oder durch die herrschende Luftströmung angetrie­ ben. Solange das Rad bzw. dessen Flügel die Düsen 2 über­ deckt, ist die Luft gehindert, durch diese hindurchzutreten.

Durch das Drehen des Rades wird jedoch die Düse schlagartig freigegeben, und es entsteht eine Strömung, die beim Abschatten genauso abrupt unterbrochen wird. Die Impulsdauer ist aber abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Flü­ gelrades und dem Abstand zwischen den Flügelkanten.

Bei der Verwendung eines einzigen Flügel-, Walzen- oder Spi­ ralrades entstehen über den Radius verteilt unterschiedliche Druckstöße.

Wie in Fig. 2 dargestellt, überdeckt das zweisegmentige Flügelrad 10 nicht die Eckbereiche, wohl aber den wesentli­ chen Teil der Düsenplatte 1 bzw. deren Düsen 2, was in der Regel vollkommen ausreicht, um die Impulse zu vereinheitli­ chen.

In Fig. 3 ist gezeigt, daß das Flügelrad in mehrere klei­ nere Einzelräder 10′ aufgeteilt werden kann, die geringere Radien und damit geringere Zeitunterschiede für die Impulse bewirken und zudem die Eckbereiche weiter überdecken. Dafür entstehen zwischen den Flügelrädern nicht abgedeckte Zwickel. Auch diese können in der Regel hingenommen, jedoch leicht dadurch vermieden werden, daß die Räder einander überlappen, wobei diese gleich oder unterschiedlich groß sein können.

Bezugszeichenliste

 1 Düsenplatte
 2 Düsen
 3 Wabenkanäle
 4 Wabenkatalysator
 5 Haube
 6 Anschluß
 7 Oberfläche Katalysator
 8 Federn
 9 Lager
10 Flügelrad
10′ Flügelrad

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Entstauben von Wabenkatalysatoren, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) es ist eine Düsenplatte (1) vorgesehen, die Düsen (2) im Raster der Wabenkanäle (3) des Waben­ katalysators (4) aufweist;
• b) die Düsenplatte (1) ist überdeckt von einer Haube (5), die einen Anschluß (6) für Druckluft besitzt;
• c) in der Druckluftführung ist eine Anordnung für eine pulsierende Beaufschlagung der Düsen (2) vor­ gesehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Düsen (2) von der Oberfläche (7) des Wabenkatalysators (4) periodisch veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düsenplatte (1) auf einer Gegenkraft­ vorrichtung ruht, die sich auf der Oberfläche (7) des Wabenkatalysators (4) abstützen.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (1) in engem Abstand durch mindestens ein Flügelrad (10) abgedeckt ist, das mit Hilfe eines Lagers (9) auf der Oberfläche (7) der Düsenplatte (1) befestigt ist und das durch die Druckluft betätigbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Flügelräder (10′) vorgesehen sind, die sich gegenseitig bereichsweise überdecken.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (2) einen geringeren Durchmesser aufweisen, als die Kanäle (3) der Wabe (4).

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (2) ein Verhältnis von Durchmesser zu Länge von 1 : 5 bis 1 : 15, vorzugsweise von 1 : 10, aufweisen.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Düsenplatte (1) bzw. die Düsenlänge 20 mm und der Düsendurchmesser 2 mm betragen.

9. Verfahren zum Entstauben von Wabenkatalysatorkanälen in Verbrennungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß man im wesentlichen sämtliche Kanäle eines Wabenkatalysator­ elements gleichzeitig mit pulsierenden Jetstrahlen beaufschlagt und vorzgusweise gleichzeitig eine Absau­ gung durch die Katalysatorebenen aufrechthält, wobei der Abstand der Strahlenquelle von der Katalysatorflä­ che periodisch verändert wird.