Die Erfindung betrifft ein Katalysatormodul mit Einbauten aus Katalysatorelementen.

Stand der Technik

SCR-Katalysatoren stellen den Stand der Technik zur Ent- stickung von Rauchgasen dar. Damit wird ein wesentlicher Bei- trag zur Verminderung des bodennahen Ozons, des sauren Regens und des Treibhauseffektes geleistet. Diese Technologie wird in thermischen Kraftwerken und Müllverbrennungsanlagen genauso eingesetzt wie in Verbrennungskraftmaschinen und vielen industriellen Bereichen.

Neben der Reduktion von Stick ( stoff) oxiden werden Katalysatoren beispielsweise auch zum Abbau von Dioxinen und Furanen eingesetzt, was sich im besonderen bei Müllverbrennungsanlagen als technischer Standard durchgesetzt hat.

Katalysatorelemente werden beispielsweise in Form von ho- mögen extrudierten Wabenkörpern oder in Form von Trägerwerkstoffen, deren Oberfläche mit einer katalytischen Schicht versehen wird und die Plattenkatalysatoren genannt werden, angeboten. Weitere Ausführungsvarianten sind beispielsweise Katalysatoren in Pelletform, Zeolithkatalysatoren, bei denen die aktive Schicht auf einen keramischen Träger mittels Washcoat-Verfahren aufgebracht wird, sowie als wellenförmige Platten ausgeführte Katalysatoren .

Zum Einbau in SCR-Reaktoren werden die einzelnen Katalysatorelemente in parallelepipedische Katalysatormodule (bei- spielsweise Stahlmodule) gepackt, welche im Verbund als Katalysatorlage bezeichnet werden. Zwischen den einzelnen Katalysatormodulen sowie zwischen den Katalysatormodulen und der Wand des die Module aufnehmenden Reaktorgehäuses werden Dichtungen vorgesehen, um den Rauchgasstrom zwingend durch die Katalysa ^¬ torelemente zu führen.

Einen wesentlichen Leistungsparameter stellt der durch den Einbau der Katalysatorelemente in das Katalysatormodul einher- gehende Druckverlust dar. Es wird angestrebt, diesen uner ^¬ wünschten Druckverlust so gering wie möglich zu halten. Der Druckverlust wird unter anderem durch die Wahl der Geometrie der Katalysatorelemente beeinflußt. Der Geometriewahl sind allerdings fertigungsbedingte sowie prozeßbedingte Grenzen ge- setzt. Die Größe des SCR-Reaktors beeinflußt ebenfalls direkt den Druckverlust. Dem Gestaltungspielraum sind somit Grenzen gesetzt: einerseits durch bauseitige Einschränkungen, im besonderen bei später nachgerüsteten SCR-Reaktoren, andererseits durch ökonomische Überlegungen.

Aufgabe der Erfindung

Die Erfindungsaufgabe liegt in der Bereitstellung von Katalysatormodulen mit größtmöglicher, katalytisch aktiver Ober- fläche bei gegebenem beschränktem Reaktorquerschnitt unter gleichzeitiger Minimierung des durch die Katalysatorelemente verursachten Druckverlustes. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anströmfläche der einzelnen Katalysatorelemente größer als die Strömungseintrittsfläche des Kataly- satormoduls ist, wobei als Moduleintrittsfläche die der Hauptströmungsrichtung zugewandte Fläche der Modulseite definiert ist, und wobei die Katalysatorelemente im Katalysatormodul derart positioniert sind, daß sie von der Richtung der eintritts- seitigen und/oder der austrittsseitigen Strömungsrichtung ab- weichend vom Rauchgas durchströmt werden.

Die Bereitstellung der erforderlichen Katalysatoroberfläche und des damit verbundenen Katalysatorvolumens wird somit durch die erfindungsgemäße Anordnung der Katalysatorelemente innerhalb der Katalysatormodule erzielt, was eine Vergrößerung der Tiefe der Katalysatormodule mit sich bringt. Der Querschnitt des SCR-Reaktors bleibt dabei unverändert.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind vorzugsweise auch Katalysatorelemente vorgesehen, welche parallel zur Aus ^¬ richtung der eintrittsseitigen und/oder der austrittsseitigen Strömungsrichtung vom Rauchgas durchströmt werden.

Vorzugsweise ist an der Eintrittsseite des Katalysatormoduls mindestens ein Rauchgaskanal angeordnet, der das Rauch- gas in das Katalysatormodul führt, wobei als Eintrittsseite des Katalysatormoduls die der Hauptströmungsrichtung zugewandte Modulseite definiert ist.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist an der Austrittsseite des Katalysatormoduls mindestens ein Rauchgaskanal angeordnet, der das Rauchgas aus dem Katalysatormodul führt, wobei als Austrittsseite des Katalysatormoduls die der Hauptströmungsrichtung abgewandte Modulseite definiert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch ein Kataly- satormodul gemäß der Erfindung zeigt.

Der an sich konventionelle Aufbau eines Katalysatormoduls 1 ist dadurch bestimmt, daß der Rauchgasstrom S innerhalb des Katalysatormoduls 1 ohne Umlenkung der Strömungsrichtung von der Eintrittsseite 1' des Katalysatormoduls 1 durch die Kanäle 3, 4 der Katalysatorelemente 2 zur Austrittsseite 1" des Katalysatormoduls 1 strömt.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Aufbau des Katalysatormoduls 1, der im Wesentlichen als geschlossener parallelepipedischer Körper mit rechteckigen Sei- tenflächen ausgebildet ist, werden die Katalysatorelemente 2 abweichend von der bisherigen Praxis bezüglich der Eintrittsseite 1' und/oder der Austrittsseite 1" bzw. der Strömungsrichtung im Katalysatormodul 1 neu positioniert. Die Durchströmung der Katalysatorelemente 2 erfolgt somit in einer bezüglich der eintrittsseitigen und/oder der austrittsseitigen Strömungsrichtung abweichenden Richtung, beispielsweise um 90° versetzt. Durch diese besondere Anordnung der Katalysatorelemente 2 innerhalb des Katalysatormoduls 1 ergibt sich die Möglichkeit, den bestehenden Querschnitt der Reaktoranlage in der Tiefe zu nützen . Dadurch erreicht man eine nahezu beliebige Skalierbarkeit .

Das Rauchgas wird von der Eintrittsseite 1' des Katalysatormoduls 1 über mehrere Öffnungen und mehrere Kanäle 3 zu den Katalysatorelementen 2 geleitet. Die Katalysatorelemente 2 sind so angeordnet, daß sie gegenüber der HauptStrömungsrichtung S des Rauchgases an der Moduleintrittsseite 1' um 90° versetzt ausgerichtet sind. An der Austrittsseite jedes Katalysatorelementes 2 mündet das Rauchgas wieder in einen Kanal 4, über wel- chen das Rauchgas zur Austrittsseite 1" des Katalysatormoduls 1 geleitet wird.

Die Kanäle 3, 4 sind entweder zur Eintrittsseite 1' oder zur Äustrittsseite 1" des Katalysatormoduls 1 geöffnet, so daß der Rauchgasstrom S zwingend durch die Katalysatorelemente 2 geleitet wird. Die Kanäle 3, 4 können wahlweise wie beim gezeigten Beispiel einen gleichbleibenden, einen sich verringernden oder einen sich erweiternden Querschnittsverlauf aufweisen. Die Kanäle 3, 4 können auch durch strömungverbessernde Einbauten hinsichtlich der Strömungsverhältnisse optimiert gestaltet werden.

Im Unterschied dazu erfolgt bei dem konventionellen Aufbau der Katalysatormodule 1 die Zufuhr des Rauchgasstroms S in die Katalysatorelemente 2 direkt an der Eintrittsseite 1' des Katalysatormoduls 1, weil die Katalysatorelemente 2 üblicherweise direkt an der Eintrittsseite 1' der Katalysatormodule 1 angeordnet sind. In manchen Ausführungsvarianten sind zwischen der Eintrittsseite 1' des Katalysatormoduls 1 und dem Eintritt in die Katalysatorelemente 2 beispielsweise statisch relevante Verstrebungen, Lastanschlagspunkte, begehbare Gitterroste oder dergleichen mehr angebracht, was zu einem dementsprechenden Abstand zwischen der Eintrittsseite 1' des Katalysatormoduls 1 und dem Eintritt in die Katalysatorelemente 2 führen kann.

Der vorstehend beschriebene Erfindungsgegenstand kann bei- spielsweise eingesetzt werden zur:

• Verringerung des katalysatorbedingten Druckverlustes bei gleichbleibendem Reaktorguerschnitt .

* Verringerung des katalysatorbedingten Druckverlustes bei gleichzeitig verkleinertem Reaktorquerschnitt.

· Beibehaltung des katalysatorbedingten Druckverlustes bei verkleinertem Reaktorquerschnitt.

Es versteht sich, daß das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel im Rahmen des Erfindungsgedankens verschiedentlich abgewandelt werden kann, insbesondere was die Lage der Ka- talysatorelemente im Katalysatormodul betrifft.