PROCESS FOR ELIMINATING UNDESIRABLE CONSTITUENTS FROM FUMES

Abstract: In the stream of flue gas arising in a combustion, at least one first heat exchanger, a catalyst suitable for the conversion of nitrogen oxides and at least one further heat exchanger are arranged in this order. In a preferred manner, the heat exchangers and regenerators are here located in a common vessel, in particular with the catalyst located underneath the two heat exchangers. Advantageously, regenerators are used as the heat exchangers and, moreover, catalysts divided into several layers are used. <IMAGE>

Description: Vorrichtung und Verfahren zur Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus einem Rauchgas Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus einem bei einer Verbrennung anfallenden Rauchgas. Das Problem der Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus Verbrennungsgasen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Diese Verbrennungs- oder Rauchgase entstehen in der Regel durch Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, wie öl, Kohle oder Erdgas, aber auch bei der Verbrennung von Wasserstoff, wenn diese in Gegenwart von Luft durchgeführt wird. Die Entfernung von gegebenenfalls vorhandenen Schwefelverbindungen, insbesondere Schwefeldioxid, kann dabei nach Abkühlung und - falls erforderlich - Vorreinigung (insbesondere Staub- und Russabscheidung sowie gegebenenfalls Entfernung von HF und HCl) in günstiger Weise mittels eines physikalisch wirkenden Absorptionsmittels durchgeführt werden. Dabei wird nahezu das gesamte ursprünglich im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid ausgewaschen. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der DE-OS 32 37 387 beschrieben. Dieses bekannte Verfahren dient jedoch nur zur Entfernung von Schwefeldioxid. In vielen Fällen enthält das Rauchgas aber noch weitere Bestandteile, die nicht in die Atmosphäre gelangen dürfen, wie insbesondere Stickoxide. Zur Entfernung von Stickoxiden sind bereits katalytische Verfahren bekannt, bei denen NO2 und NO in Gegenwart von Ammoniak gemäss 4 NH3 + 4NO2 + 2 Katalysato# 4 N2 + 6 H2O bzw. 4 NH3 + 2NO2 + 2 Katalysator 3 N2 + 6 H20 bei hohen Temperaturen zwischen ca. 2500c und 4500C zu unschädlichem N2 und Wasser reduziert werden, die an die Atmosphäre abgegeben werden dürfen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der auf kostengünstige und wirtschaftliche Weise eine Entstickung von gegebenenfalls vorgereinigtem Rauchgas durchgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Rauchgasstrom nacheinander mindestens ein erster Wärmetauscher, ein zur Umwandlung von Stickoxiden geeigneter Katalysator sowie mindestens ein weiterer Wärmetauscher angeordnet sind. Die üblicherweise bei einer Verbrennung anfallenden Rauchgase enthalten Verunreinigungen, wie SO2, SO3, HCl, HF, Staub und Russ. Diese Verunreinigungen sollten, um die Lebensdauer der zur Umwandlung von Stickoxiden verwendeten Katalysatoren zur verlängern, vor den Katalysatoren entfernt werden. Insbesondere die SO 2-Entfernung erfolgt gewöhnlich bei Temperaturen, die wesentlich unter denen zur katalytischen NOx-Umwandlung erforderlichen liegen. Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung wird nunmehr ermöglicht, das Rauchgas in Wärmetauschern anzuwärmen, sodann die katalytische Umsetzung durchzuführen und das gereinigte Rauchgas in mindestens einem weiteren Wärmetauscher wieder abzukühlen. In vorteilhafter Weise wird dabei zur Abkühlung des Rauch ein gases in einem vorangegangenen Schaltzyklus vom Rauchgas durchströmter Wärmetauscher zu dessen Anwärmung verwendet. Somit kann die Anwärmung in Wärmetauschern erfolgen, die durch das heisse NO -freie Rauchgas erwärmt werden und diese Wärme wiederum auf das anzuwärmende NOx -haltige Rauchgas abgeben. Auf diese Weise kann ohne grossen Energieaufwand eine ausreichende Aufheizung des Rauchgases gewährleistet werden. Zur Umschaltung des Rauchgasstromes auf die verschiedenen Wärmetauscher ist es dabei von Vorteil, wenn im Rauchgasstrom eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, die mit einer Zuführung für das Rauchgas, einer Ableitung für das behandelte Rauchgas sowie mit jedem der Wärmetauscher verbunden ist. Insbesondere kann dabei eine Vierwegklappe als Schalteinrichtung zur Anwendung gelangen. Dabei ist es von Vorteil, wenn Wärmetauscher mit Wärmespeichermasse verwendet werden. Somit können neben üblichen Wärmetauschern mit Rohren auch Wärmetauscher mit Schüttungen zur Anwendung gelangen, wie beispielsweise Regeneratoren oder Rekuperatoren. Besonders günstig ist es dabei, wenn als Wärmespeichermasse keramische Masse eingesetzt wird, die einen möglichst vollständigen-Wärmeaus*XR chRr- stellt. Das heisse Rauchgas wird nach Anwärmung über den Katalysator geleitet, so dass die bereits erwähnten Reaktionen stattfinden können. Dabei wird insbesondere die erstgenannte Reaktion auftreten, da in dem Rauchgas meist über 90% NO und der Rest NO2 enthalten sind. Das bei der katalytischen Umwandlung entstehende N2 und Wasser bzw. bei den hohen Temperaturen Wasserdampf sind ungefährlich und können ohne Bedenken in die Atmosphäre abgegeben werden. Das heisse gereinigte Gas gibt dann seine Wärme an einen in einem vorangegangenen Zyklus zur Erwärmung von NOx-hal- tigem Rauchgas verwendeten Wärmetauscher ab, so dass dieser Wärmetauscher in einem weiteren Zyklus wieder zur Anwärmung des Rauchgases zur Verfügung steht. Der Rauchgasstrom kann dabei nach einer Zeit von etwa 1 bis 20 Minuten, vorzugsweise 3 bis 5 Minuten auf den anderen Wärmetauscher umgeschaltet werden. Für die Anordnung der Wärmetauscher und des Katalysators ergeben sich mehrere Möglichkeiten. Nach einer vorteilhaften Variante sind der Wärmetauscher, der Katalysator und der weitere Wärmetauscher übereinander angeordnet. Alternativ können beide Wärmetauscher unmittelbar übereinander und der Katalysator oberhalb oder unterhalb der Wärmetauscher angeordnet sein. Bei der erstgenannten Anordnung (Katalysator oben) ergeben sich folgendes Vorteile: Der Katalysator hat im Vergleich zu den Wärmetauschern ein wesentlich geringeres Gewicht und kann daher aus Gewichtsgründen oben liegen. Überdies ist bei dieser Anordnung eine Erweiterungsmöglichkeit des Systems nach oben gegeben. Das ist beispielsweise für den Fall von Bedeutung, dass ein anderer oder ein zusätzlicher Katalysator eingesetzt werden soll. Demgegenüber hat die zweitgenannte Anordnung (Katalysator unten) den Vorteil, dass der Katalysator wesentlich leichter auswechselbar ist. Schliesslich besteht auch die Möglichkeit, die Wärmetauscher nebeneinander und den Katalysator oberhalb oder unterhalb der Wärmetauscher anzuordnen. Werden die Wärmetauscher nebeneinander angeordnet, so verringert sich in erster Linie die Gesamtbauhöhe, was aus statischen Gründen vorteilhaft sein kann. Überdies sind die Wärmetauscher leichter zugänglich, was insbesondere bei deren Ausbildung als Regeneratoren von Vorteil ist, wenn die Regeneratorschüttung aus Regenerierzwecken ausgewaschen werden soll. Für die Anordnung des Katalysators oberhalb oder unterhalb der nebeneinanderliegenden Wärmetauscher gilt das oben Gesagte. Welche der jeweiligen Möglichkeiten gewählt wird, hängt dabei jeweils insbesondere vom Platzangebot ab. Bei den angegebenen Anordnungsmöglichkeiten für Wärmetauscher und Katalysatoren wird die Durchströmungsrichtung des Rauchgases durch den Katalysator umgekehrt, wenn das Rauchgas von dem einen auf den anderen Wärmetauscher umgeschaltet wird. Diese wechselnde Durchströmung des Katalysators kann zu grosser Beanspruchung desselben führen. Aus diesem Grunde ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass im Rauchgasstrom zwischen den Wärmetauschern eine zusätzliche Schaltarmatur angeordnet ist, die einerseits mit dem Katalysator in Verbindung steht und andererseits wahlweise mit einem der beiden Wärmetauscher verbindbar ist. Somit besteht die Möglichkeit, das Rauchgas immer in derselben Richtung über den Katalysator zu leiten, unabhängig davon, welchem Wärmetauscher es zuerst zugeführt wird. Als Schaltarmatur kann hierbei eine Vierwegklappe dienen. Der Katalysator kann somit also immer von oben nach unten oder immer von unten nach oben durchströmt werden. Die letztere Verfahrensführung bietet dabei folgenden zusätzlichen Vorteil: Bei horizontaler Katalysatoranordnung z.B. auf einem Sieb oder Lochboden als Halterung erfolgt auf dem Sieb oder Lochboden eine grobe Staubabscheidung. Somit kann der Katalysator zusätzlich eine Reinigungswirkung erfüllen. Zum Ausgleich von Wärmeverlusten bei nicht vollständigem Wärmeaustausch ist weiterhin vorgesehen, dass der Katalysator mit einer Wärmequelle verbunden ist. Diese Wärmequelle kann strömungseingangs- und/oder strömungsausgangsseitig vom Katalysator angeordnet sein. Die alternative Anordnung ist insbesondere dann möglich, wenn der Katalysator grundsätzlich einseitig durchströmt wird. Als Wärmequelle kommt hier insbesondere heisses Rauchgas in Frage. Das Rauchgas kann dabei z.B. durch Verbrennung hochkalorischer Brennstoffe in einer Brennkammer erzeugt und von aussen über eine Heissgaszuleitung dem Katalysator zugeführt oder direkt durch Verbrennung hochkalorischer Brennstoffe im Reaktor erzeugt werden. Dabei reicht meist eine kleine Rauchgasmenge aus, um die Verluste zu decken. Natürlich können die Wärmeverluste auch durch andere Wärmequellen, wie elektrische Beheizung oder durch in einem Wärmetauscher kondensierenden Dampf gedeckt werden. Uberdies besteht die Möglichkeit, dass der Katalysator mit einer beheizten Bypass Leitung für das Rauchgas verbunden ist. Mit Hilfe dieser Bypassleitung kann insbesondere in Störfällen oder für Reparaturzwecke die Entstickungsanlage (Wärmetauscher, Katalysator) umgangen werden, ohne dass die Gesamtanlage abgeschaltet werden muss. Gemäss einer sehr vorteilhaften Ausgestaltungsform des Erfindungsgedankens sind Wärmetauscher und Katalysator in einem gemeinsamen Behälter, der bevorzugt einen rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt aufweist, angeordnet. Es ist jedoch auch ein Behälter mit kreisrundem Querschnitt denkbar. Nach einer äusserst zweckmässigen Ausführungsform weist der Behälter dabei eine Wärmeisolierung auf. Der Wandaufbau des Behälters besteht danach aus einer ein- oder mehrschichtigen Zustellung keramischer Materialien. Das Material Engineering wird den wärme- und betriebstechnischen Bedingungen angepasst. Je nach Zustellungsart kann es erforderlich sein, die heissgehende Schicht mit dem Behältermantel zu verankern. Die Zustellung kann dabei eine Gesamtdicke von 20 bis 250 mm, bevorzugt 100 bis 140 mm aufweisen. Als Materialien kommen feuerfeste und wärmedämmende Baustoffe in Frage, insbesondere Beton, Stein bzw. Steinwolle oder Faserisolierung. Falls erforderlich, ist die Wärmedämmung nicht nur auf der Behälterinnenseite sondern auch auf der Aussenseite aufgebracht. Um die katalytische Umwandlung der Stickoxide zu ermöglichen, ist es überdies notwendig, dass der Strömungsweg zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Katalysator eine Zuleitung für ein Hilfsfluid, insbesondere Ammoniak, aufweist. Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist der Katalysator in mehrere Schichten unterteilt. Dies kommt insbesondere dann zur Anwendung, wenn bei engen Platzverhältnissen die erforderliche Fläche für das Katalysatorbett bei gegebener Raumgeschwindigkeit und Lineargeschwindigkeit nicht zur Verfügung steht. Dann vergrössert die erfindungsgemässe Aufteilung des Katalysators in mehrere Schichten den Anströmquerschnitt, d.h. die Oberfläche des Bettes, da die Summe der Oberflächen der einzelnen Schichten grösser als die Querschnittsflächen des Strömungsweges ist. Durch die Aufteilung des Katalysators in mehrere Schichten werden ausserdem geringere Schütthöhen erreicht, wodurch weniger Verschleiss durch Abrieb des Katalysators auftritt. Die Aufteilung des Katalysators in mehrere Schichten vergrössert überdies die Flexibilität hinsichtlich der Anordnung derK#atalysatormasse. Es erweist sich als zweckmässig, wenn die Katalysatorschichten in Durchströmungsrichtung betrachtet einander mindestens zum Teil überlagern. Bei dieser Anordnung liegen die Katalysatorschichten mit Abstand zueinander in verschiedenen Ebenen senkrecht zur Durchströmungsrichtung des Rauchgases, wobei zumindest Abschnitte der Katalysatorschichten miteinander zur Deckung kommen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn, wie weiter vorgeschlagen wird, die Katalysatorschichten horizontal angeordnet sind. Bei dieser Anordnung ist der Katalysatorabrieb am geringsten. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist zumindest ein Teil der Katalysatorschichten stufenartig versetzt übereinander angeordnet. Um eine Gleichverteilung der Gasmengen über den einzelnen Schüttungen zu erreichen, nehmen die Abstände der einzelnen Schüttungen dabei in Strömungsrichtung aus Gründen des Strömungswiderstandes ab. Alternativ kann zumindest ein Teil der Katalysatorschichten auch deckungsgleich übereinander angeordnet sein. Dabei können die Katalysatorschichten in einem Strömungsweg von kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt symmetrisch zu dessen Längsachse angeordnet sein. Die erfindungsgemässe Vorrichtung bietet den Vorteil, dass ein kostengünstiger Katalysator bei optimal wählbarer Reaktionstemperatur verwendet werden kann, dessen Lebensdauer erhöht ist, da keine schädigenden Verunreinigungen im Gasstrom mehr vorhanden sind. Bei Lastschwankungen ist die NH3-Zuspeisung regulierbar, wobei der Temperatureinfluss klein gehalten werden kann. Zur Umwandlung von Stickoxiden kommen die an sich bekannten Katalysatoren zur Anwendung, wie z.B. Zeolithe oder Vanadiumoxid/Titanoxid auf Träger oder Edelmetallkatalysatoren auf Träger. Je nach verwendetem Katalysator wird dabei das Rauchgas auf die für die Umsetzung auf dem Katalysator notwendige Temperatur in dem Wärmetauscher angewärmt. Bevorzugt liegt diese Temperatur zwischen 2500C und 4000C. Diese Temperaturen sind aus dem Grund ausreichend,da der Katalysator nichts von seiner Aktivität durch andere Verunreinigungen einbüsst. Die Katalysatorschichten können als Schüttungen ausgebildet sein, wobei die Katalysatormasse teilchenförmig, z.B. ring-, zylinder-, kugel- oder sternförmig ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, wabenförmige Katalysatoren einzusetzen. Die Erfindung betrifft überdies ein Verfahren zur Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus einem bei einer Verbrennung anfallenden Rauchgas mit einer Vorrichtung der vorgenannten Art. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas über einen ersten Wärmetauscher zur Anwärmung und sodann über einen zur Umwandlung von Stickoxiden geeigneten Katalysator geleitet wird, woraufhin das gereinigte Rauchgas über mindestens einen weiteren Wärmetauscher geleitet und gekühlt abgegeben wird. Nach Anwärmung wird das Rauchgas vorzugsweise mit NH3 versetzt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der weitere Wärmetauscher in einem vorangegangenen Zyklus vom Rauchgas durchströmt wird. Die erfindungsgemässe Vorrichtung und das Verfahren lassen sich allgemein bei allen Rauchgasreinigungsanlagen einsetzen. Im folgenden seien weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung anhand eines in acht Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 Anordnung Wärmetauscher, Katalysator, Wärme tauscher Figur 2 Anordnung Wärmetauscher, einseitig durchström ter Katalysator, Wärmetauscher Figur 3 Wärmetauscher, Katalysator mit Teillastanpas sung, Wärmetauscher Figur 4 Anordnung Wärmetauscher, Wärmetauscherkataly sator Figur 5 Wärmetauscher, Wärmetauscher, einseitig durch strömter Katalysator Figur 6 einseitig durchströmter Katalysator, Wärme tauscher, Wärmetauscher Figur 7 nebeneinander angeordnete Wärmetauscher mit darüberliegendem Katalysator. Figur 8 Anordnung wie bei Fig.7, jedoch mit Lastanpassung, In Figur 1 ist eine Vorrichtung zur Entfernung von Stickoxiden aus einem Rauchgas dargestellt. Ein Reaktor 1 weist in seinem unteren und seinem oberen Bereich jeweils eine Schüttung 2 aus einem wärmespeichernden Material, beispielsweise Keramiksättel auf. Die Schüttungen 2 bilden dabei Regeneratoren. Zwischen den beiden Regeneratoren ist ein Katalysator angeordnet, der sich aus vier stufenförmig übereinander angeordneten Katalysatorschichten 3 zusammensetzt. Jede der Katalysatorschichten 3 weist einen Katalysator zur Umwandlung von Stickoxiden auf. Die Katalysator schichten j liegen horizontal, wobei sich benachbarte Katalysatorschichten 3 mit etwa 2/3 ihrer Fläche überlappen. Die Summe der Oberflächen der Katalysatorschichten 3 ist somit doppelt so gross wie der Querschnitt des Reaktors 1. Zwischen den Katalysatorschichten 3 sind Trennwände 4 vorgesehen, die sich jeweils vom Innenrand der einen zum Aussenrand der nächsthöheren Katalysatorschicht 3 erstrecken Der Reaktor weist an seiner Ober- und seiner Unterseite Zu- bzw. Abführungsleitungen 5, 6, auf welche in eine Vierwege-Schalteinrichtung 7 münden, die ausserdem einen Anschluss 8 zur Zuführung von Rauchgas sowie einen Anschluss 9 zur Abführung von gereinigtem Rauchgas aufweist. Das Rauchgas wird über die Leitung 5 in den Reaktor 1 eingeleitet und durchströmt den unteren Regenerator 2, in dem es erwärmt wird. Nach Verlassen des Regenerators 2 wird das angewärmte Rauchgas mit über eine Zuleitung 10 zugeführtem Ammoniak vermischt und das Gemisch durch die Katalysatorschichten 3 geleitet. Dabei werden im Rauchgas enthaltene Stickoxide katalytisch umgewandelt. Anschliessend wird das gereinigte heisse Rauchgas über den oberen Regenerator 2 geleitet und abgekühlt. Das gekühlte Rauchgas verlässt den Reaktor 1 über Leitung 6. Nach einiger Zeit wird die Vierweg-Schalteinrichtung 7 umgeschaltet (gestrichelte Darstellung), so dass das Rauchgas dem Reaktor 1 über die obere Leitung 6 zugeführt wird. Das Rauchgas wird beim Durchströmen des im vorhergehenden Zyklus erwärmten oberen Regenerators 2 angewärmt und anschliessend mit über eine Zuleitung 11 zugeführter Ammoniak vermischt. Das Gemisch durchströmt die Katalysatorschichten 3, wobei wiederum im Rauchgas enthaltene Stickoxide umgewandelt werden. Anschliessend wird das gereinigte Rauchgas durch den im vorhergehenden Zyklus abgekühlten unteren Regenerator 2 geleitet, abgekühlt und über Leitung 5 abgezogen. Neben Ammoniak kann dem Reaktor ausserdem Wärme in Form eines Heissgases über Leitungen 12 zugeführt werden. Figur 2 zeigt in vereinfachter Form eine ähnliche Vorrichtung wie Figur 1, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei sind die Zuleitungen 5 und 6 nur angedeutet, sowie die Vierwegeschalteinrichtung 7 nicht dargestellt. Im Unterschied zu Figur 1 wird bei Figur 2 der Katalysator, bzw. die Katalysatorschichten 3 einseitig durchströmt. Hierzu ist es erforderlich, dass im Reaktor eine Schaltarmatur 13, beispielsweise eine Heissklappe vorgesehen ist. Das Rauchgas tritt über Leitung 5 ein, durchströmt den unteren Regenerator 2 zur Anwärmung und wird dann in Pfeilrichtung an einem Leitblech 14 vorbeigeleitet, mit Ammoniak, der über eine Zuleitung 10 und ein Verteilersystem in den Reaktor eingeführt wird, vermischt und in Pfeilrichtung über die Katalysatorschichten 3 geführt. Schliesslich wird das Rauchgas über den oberen Regenerator 2 zur Abkühlung geleitet und über Leitung 6 abgezogen. Gegebenenfalls kann das angewärmte Rauchgas bei Umströmen des Leitbleches 14 mittels eines über Leitung 12 herangeführten Heissgases weiter erwärmt werden. Im nächsten Zyklus wird das Rauchgas sodann über Leitung 6 herangeführt, zur Anwärmung über den oberen Regenerator 2 geleitet und ebenfalls um das Leitblech 14 geleitet, wobei die Heissklappe 13 um 900 gedreht worden ist, so dass sie senkrecht steht. Das Rauchgas wird sodann ebenfalls von unten nach oben über die Katalysatorschichten 3 geführt und weiter zur Abkühlung über den unteren Regenerator, so dass es gekühlt über Leitung 5 abgezogen werden kann. Im Gegensatz zu der Vorrichtung gemäss Figur 1 werden nach Figur 2 keine im Reaktor direkt angeordneten Brenner, wie beispielsweise Jetbrenner, verwendet, sondern ein in einem äusseren Kanal (zwischen Reaktorwand und Leitblech 14) liegendes Brennersystem. Figur 3 zeigt ebenfalls eine Vorrichtung ähnlich der von Figur 1, wobei wieder gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Wie gemäss Figur 1 werden auch hier die Katalysatorschichten wechselseitig durchströmt, weshalb keine zusätzliche Klappe wie in Figur 2 nötig ist. Im Unterschied zu Figur 1 weist die Vorrichtung nach Figur 3 einen Schieber 15 bei jeder Katalysatorschicht 3 auf, mit dem bei Teillast die Rauchgasmenge einstellbar ist, d.h. die Raumgeschwindigkeit in der Katalysatorschicht 3 angepasst werden kann. Die durchgezogenen Pfeile zeigen die Rauchgasströmung bei Eintritt über Zuführung 5 an, während die gestrichelten Pfeile die Rauchgasströmung bei Eintritt über Leitung 6 darstellen. In Figur 4 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der als wesentliche Unterscheidung zu der Vorrichtung gemäss Figur 1 die Regeneratoren 2 übereinander und darüber die Katalysatorschichten 3 angeordnet sind. Auch hier ist der Übersichtlichkeit halber die Verrohrung zu Leitungen 5 und 6 sowie die Vierwegeschalteinrichtung 7 nicht dargestellt. Diese Anordnung ermöglicht, dass die Regeneratoren ohne Schwierigkeiten gewaschen werden können. Rauchgas tritt über Leitung 5 ein, wird im oberen Regenerator 2 angewärmt und nach gegebenenfalls weiterer Erwärmung mittels eines Heissgases, das über Leitung 12 zugeführt wird, mit Ammoniak aus Leitung 10 vermischt und über die Katalysatorschichten 3 geführt. Das gereinigte Rauchgas verlässt den Reaktor 1 im oberen Bereich über eine Leitung 16 in Pfeilrichtung und wird über Zuführung 17 in den unteren Bereich des Reaktors wieder eingeführt, über den unteren Regenerator 2 geleitet und über Leitung 6 gekühlt aus dem Reaktor 1 abgezogen. Im nächsten Zyklus wird das Rauchgas sodann über Leitung 6 eingeführt, und in Richtung der gestrichelt dargestellten Pfeile über den unteren Regenerator 2, Leitung 17 und 16, sowie die Katalysatorschichten 3 und oberen Regenerator 2 geleitet und über Leitung 5 wieder abgezogen. Figur 5 zeigt eine Vorrichtung, in der die Regeneratoren 2 übereinander und darüber einseitig durchströmte Katalysatorschichten 3 angeordnet sind. Ähnlich wie in Figur 2 wird bei dieser Vorrichtung das Rauchgas, das über Leitung 5 eintritt und in dem oberen Regenerator 2 erwärmt wurde bei horizontal stehender warmer Klappe 13 um das Leitblech 14 geleitet und dann in Pfeilrichtung (durchgezogene Pfeile) über die Katalysatorschichten 3 geführt und über Leitung 16 abgezogen. Das Rauchgas tritt über Leitung 17 wieder in den unteren Teil des Reaktors 1 ein und wird nach Abkühlung im unteren Regenerator 2 über Leitung 6 abgezogen. Bei Eintritt über Leitung 6 gilt die gestrichelt dargestellte Strömungsrichtung, wobei dann die Klappe 13 um 900 gedreht ist, so dass sie senkrecht steht. Wie zu erkennen ist, wird dabei der Katalysator immer von unten nach oben durchströmt. Diese Vorrichtung hat gegenüber den bislang beschriebenen Vorrichtungen noch einen weiteren Unterschied. Das Rauchgas kann nämlich nicht nur in dem Bereich zwischen dem Leitblech 14 und dem äusseren Reaktorrand mittels eines Heissgases, das über Leitung 12 zugeführt wird, erwärmt werden, sondern auch in dem Rohr 18. Hierzu kann über Leitung 19 Brenngas direkt in das Rohr 18 eingeführt werden, um dort verbrannt zu werden. Alternativ kann über Leitung 19 auch Heissgas eingeführt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Rohr 18 indirekt zu beheizen. Dabei könnte auch lediglich ein Teilstrom des Rauchgases in einer Baypass-Leitung angewärmt werden. Diese Ausführungsform der zusätzlichen Anwärmung des Rauchgases ausserhalb des Reaktors 1 ist bei allen vorangegangenen und noch zu beschreibenden Ausführungsformen ebenfalls denkbar. Bei der Vorrichtung gemäss Figur 6 ist der Katalysator ebenerdig angeordnet und die Regeneratoren sind oberhalb des Katalysators in dem Reaktor 1 untergebracht. Zur Verdeutlichung ist bei diesem Beispiel die Vierwegklappe 7 mit Anschlüssen 5 und 6 sowie einem Anschlussrohr 20 nochmals getrennt neben dem Reaktor 1 dargestellt. Rauchgas gelangt über Leitung 5 und Vierwegklappe 7 (durchgezogene Stellung) über Anschlussteil 20 zum oberen Regenerator 2, wird dort angewärmt und über Vierwegklappe 13 (durchgezogene Stellung der Klappe) in das Rohr 18 geführt. Dort kann das Rauchgas zusätzlich über 19 erwärmt werden. In das Rohr 18 wird über Leitung 10 NH3 eingeführt, das in einem Mischer 21 mit dem Rauchgas vermischt wird. Das Gasgemisch wird sodann in Pfeilrichtung über die Katalysatorschichten 3 geführt und weiter in Pfeilrichtung über eine Leitung 22 und Vierwegklappe 13 zum unteren Regenerator 2 zur Abkühlung geleitet. Von dort aus gelangt das Gas über die Klappe 7 in Leitung 6, über die es aus dem Reaktor 1 abgezogen wird. In dem nächsten Zyklus wird das Gas über die' dargestellte Stellung der Klappe 7 zuerst auf den unteren Regenerator und dann über die gestrichelt dargestellte Lage der Klappe 13 über Rohr 18 über die Katalysatorschichten geführt, woraufhin es nach Durchströmen des oberen Regenerators 2 abgekühlt abgezogen wird. In der Darstellung der Figur 6 sind mit 2a jeweils die Füll öffnung für die Regeneratorschüttungen bezeichnet. Um an die Füllöffnung des unteren Regenerators 2 zu kommen, ist das Kanalstück 22a seitlich versetzt angeordnet. Mit 3a ist weiterhin eine Montageöffnung für den Katalysator bezeichnet. Diese Ausführungsform hat den grossen Vorteil, dass der Katalysator ohne grosse Schwierigkeiten auswechselbar ist. Die Klappen 7 und 13 sind symmetrisch eingebaut, wodurch kurze Leitungen ermöglicht werden. In Figur 7 ist schliesslich eine Vorrichtung dargestellt, bei der die beiden Regeneratoren 2 nebeneinander und der Katalysator über den Regeneratoren angeordnet ist. Das Rauchgas strömt über Leitung 5 heran, wird im linken Regenerator 2 angewärmt, gegebenenfalls mittels eines über Leitung 12 zugeführten Heizgases weiter angewärmt" mit NH3 aus Leitung 10 vermischt und in Pfeilrichtung über die Katalysatorschicht 3 geführt. Das gereinigte Gas wird sodann in Pfeilrichtung über den rechten Regenerator 2 zur Abkühlung geleitet und über Leitung 6 abgezogen. Die gestrichelt dargestellten Pfeile geben die Strömungsrichtung des Rauchgases für den Fall an, dass es über Leitung 6 zugeführt und über Leitung 5 abgezogen wird. Die Anordnung gemäss Figur 7 hat den Vorteil, dass die Bauhöhe wesentlich geringer wird, jedoch erhöht sich gleichzeitig der Druckverlust innerhalb des Reaktors etwas. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, dass die Regeneratoren, wie auch bei den Anordnungen der.Fjgurert4.und##rohne# grosse Schwierigkeiten gewaschen werden können. Die Anordnung gemäss Figur 8 entspricht weitgehend der von Figur 6, jedoch ist eine Lastanpassung vorgesehen. Hierzu ist im Rauchgasströmungsweg eine Klappe 25 angeordnet Bei voller Last ist diese Klappe geöffnet, so dass das Rauchgas parallel über die beiden Katalysatorschichten 3 in Pfeilrichtung strömt. Bei halber Last ist die Klappe geschlossen und es wird nur die obere Katalysatorschicht durchströmt. Es ist klar, dass die Lastanpassung mit unterschiedlicher Anzahl von Katalysatorschichten und Klappen (immer eine Klappe weniger als Katalysatorschichten) durchgeführt werden kann. In sinnvoller Weise erfolgt die Lastanpassung jedoch mit 2 oder 3 Katalysatorschichten, d.h. einer oder zwei Klappen. Damit sind Anpassungen an 1/3, 1/2, 2/3, volle Last möglich. In der Tabelle sind nochmals die Anordnungen gemäss den vor beschriebenen Figuren 1 bis 8 schematisch dargestellt, wobei die Durchströmungsrichtungen des Katalysators die Anzahl der Klappen sowie ein- bzw. zweistufige Aufheizung und NH3-Zudosierung angegeben sind. 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Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus einem bei einer Verbrennung anfallen den Rauchgas, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgas strom nacheinander mindestens ein erster Wärmetauscher, ein zur Umwandlung von Stickoxiden geeigneter Kataly sator sowie mindestens ein weiterer Wärmetauscher an geordnet sind. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgasstrom eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, die mit einer Zuführung für das Rauchgas, einer Ableitung für das behandelte Rauchgas sowie mit jedem der Wärmetauscher verbunden ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Wärmetauscher, der Katalysator und der weitere Wärmetauscher übereinander angeordnet sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass beide Wärmetauscher unmittelbar überein ander und der Katalysator oberhalb oder unterhalb der Wärmetauscher angeordnet sind. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gkennzeich- net, dass die Wärmetauscher nebeneinander und der Kata lysator oberhalb oder unterhalb der Wärmetauscher ange ordnet sind. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgasstrom zwischen den Wärme tauschern eine zusätzliche Schaltarmatur angeordnet ist, die einerseits mit dem Katalysator in Verbindung steht und andererseits wahlweise mit einem der beiden Wärme tauscher verbindbar ist. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator mit einer Wärme quelle verbunden ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle strömungseingangs- und/oder strö mungsausgangsseitig vom Katalysator vorgesehen ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Katalysator über eine Heissgaszuleitung mit der Wärmequelle verbunden ist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Katalysator mit einer beheizten Bypassleitung für das Rauchgas verbunden ist. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmetauscher und Katalysator in einem gemeinsamen Behälter angeordnet sind. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher als Regeneratoren oder Rekuperatoren ausgebildet sind. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, dass der Behälter einen rechteckigen Quer schnitt aufweist. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine Wärmeisolierung aufweist. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Katalysator eine Zuleitung für ein Hilfsfluid aufweist. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator in mehrere Schich ten unterteilt ist. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorschichten horizontal angeordnet sind. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn zeichnet, dass zumindest ein Teil der Katalysatorschich ten stufenartig versetzt übereinander angeordnet ist. 19. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn zeichnet, dass zumindest ein Teil der Katalysator schichten deckungsgleich übereinander angeordnet ist. 20. Verfahren zur Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus einem bei einer Verbrennung anfallen den Rauchgas mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas über einen ersten Wärmetauscher zur Anwärmung und sodann über einen zur Umwandlung von Stickoxiden geeigneten Katalysator geleitet wird, woraufhin das gereinigte Rauchgas über mindestens einen weiteren Wärmetauscher geleitet und gekühlt abgegeben wird. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas nach Anwärmung mit NH3 versetzt wird. 22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn zeichnet, dass der weitere Wärmetauscher in einem vorangegangenen Zyklus vom Rauchgas durchströmt wird.

Inventors: BALDUS, WOLFGANG, DR. DIPL.PHYS., KERSTEN, JUERGEN, DIPL.-ING., KLIEM, ERHARD, DIPL.-ING., LINDE, GERHARD, DR. DIPL.-PHYS., RIQUARTS, HANS-PETER, DR. DIPL.-ING., Kersten, Jürgen, Dipl.-Ing.
Applicants: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1986
Main classification: B01D53
IPC codes: B01D53