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Title:
DEVICE FOR THE CATALYTIC COMBUSTION, PARTICULARLY FOR THE POST COMBUSTION OF GASES, EXHAUST GASES, FLUE GASES OR SIMILAR COMBUSTIBLE SUBSTANCES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1986/003822
Kind Code:
A1
Abstract:
The device for the catalytic combustion, particularly the post combustion of gases, exhaust gases, flue gases or similar combustible substances comprises a support structure (substrate) and a catalyst fixed thereto. The device is arranged in the stream of the combustible substance and comprises a base portion (1a, 1b, 1c) provided with support elements (2, 20, 200) carried thereby and extending in said stream.

Inventors:
LUEHR WOLFGANG (DE)
ANZ GUALTERIO (DE)
GIRNATIS UTA (DE)
Application Number:
PCT/DE1985/000529
Publication Date:
July 03, 1986
Filing Date:
December 13, 1985
Export Citation:
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Assignee:
LUEHR WOLFGANG (DE)
International Classes:
B01D53/86; B01J15/00; B01J35/02; F23G7/06; F23G7/07; (IPC1-7): F23G7/06; F23C11/00; B01J15/00; B01J35/02; B01D53/36
Foreign References:
FR2161355A51973-07-06
FR2380072A11978-09-08
GB591669A1947-08-26
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Claims:
1. P a t e n t a n s p r u c h s : Einrichtung zum katalytischen Verbrεnnen, insbεsondεrε Nachbrεnnen von Gasen, Abgasen, Rauchgasen oder ähn lichεn brennbaren Substanzen mit einer Trägerstruktur (Substrat) und einεm auf diεser angebrachten Katalysator, wobei die Einrichtung im Strömungsweg der brεnnbarεn Substanzεn angεordnεt ist und εin Basistεil mit von diεsem getragεnεn, sich in dεn Strömungsweg erstreckεn den Trägerelementen umfaßt, d a d u r c h g ε k ε n n z e i c h n e t , daß die Trägerelεmεnte (2, 20, 200) quεr zur Strömung (A) gerichtete Katalysa¬ torflächen (21) ausbilden. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß sie eine Mehrzahl form* und/oder kraftschlüssig zusammenfügbarer Basisteile (la, lb, lc) umfaßt, von denen sich die Trägerelemεntε (2) mit ihrεn Katalysatorflächεn (21) strahlεnförmig in den Strömungsweg (A) erstrecken.
2. Einrichtung nach Anspruch.
3. oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trägerelemente an einεm zwεiteiligen, εinen Innen und einen Außen maπtel (11, 12) bestimmenden Basisteil angeordnet sind. Einrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k ε n n z ε i c h n e t , daß die Trägerelemente quer zu ihrer Längsεrstreckung geteilt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch.
5. oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Innen und Außen¬ mantel (11, 12) koaxiale Zylinder, vorzugsweise Kreiszy¬ linder sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 odεr 2, d a d u r c h g ε k e n n z e i c h n ε t , daß diε Basistεilε (1) als zylindεrförmige Ringe ausgebildet sind, von denen sich diε Trägerelemente (2) strahlenförmig nach außεn erstrεckεn.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a ¬ d u r c h g e k ε n n z ε i c h n ε t , daß die Basisteile als Segmente (10) eines das Basisteil odεr εinen Teil desselben bestimmenden Hohlkörpermantels ausgebildet sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die Trägεrεlεmente (20) von einem außen liegεndεn Basisteil (10) strahlenförmig nach innen erstrecken.
9. Einrichtung nach einem der Anspruchs 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in Achs bzw. Strömungsrichtung benachbarte Träger elεmente (2) zueinander versetzt sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trägerelemente (2) als langgestreckte abgeflachte Stäbe, Speichen, Lamellen, Finger, Flügel od.dgl. ausgebildet sind.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trägerelemente mit nach Art von Rechen (200), Rippen oder Kämmen vergrößerten Oberflächen ausgebildet sind.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trägerεlεmente (2, 20, 200) mit ihrεn Katalysator flächεn (21) zur Achs odεr Strömungsrichtung (A) gε nεigt an dεn Basistεilεn (1) angeordnεt sind.
13. Einrichtung nach εinεm dεr Anspruchs 1 bis 12, d a ¬ d u r c h g ε k ε n n z e i c h n e t , daß die Trägerεlemente (2, 20, 200) mit den Basisteilen inte¬ gral ausgebildet sind.
14. Einrichtung nach einem der Anspruchs 1 bis 12, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trägεrelemente (2, 20, 200) durch Formschluß mit den Basisteilen verbindbar sind.
15. Einrichtung nach einεm dεr Anspruchs 6 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Basisteile (1) mit den Trägerelementεn (2") von einem mehrteiligen Gehäusemantel (3) umgeben und gehalten sind, der sich im wesentlichεn in Achs oder Strömungs richtung erstreckt.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die Mantelteile (31) kraftschlüssig zusammengehalten sind.
17. Einrichtung nach einεm der Ansprüche 1 bis 16, d a ¬ d u r c h g e k ε n n z e i c h n e t , daß in Achs bzw. Strömungsrichtung (A) benachbarte Basis¬ teile (1) mit Mitteln (4) zum stufeπweisen Verstellen der Winkelposition ihrer jeweiligen Trägerelemente (2, zueinander bzw. zur Herstellung einer Versatzan¬ ordnung zwischen diesen versehen sind.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n e t , daß die Verstellmittel als formschlüssige Rastelemente (4) in Form von Kugeln (41), Zapfen, Noppen, Zähnen (42) od.dgl. mit εnt sprechenden Gegenlagern vorgesεhen sind.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Basisteile (1) und die Trägerelemεnte (2, 20, 200) aus wärmebeständigem Material wie Keramik oder ähnlichen ge¬ brannten Erden bestehen.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d a ¬ d u r c h , daß die Basisteile (1) mit Sollbruch¬ stellen (13) ausgebildet sind.
21. Einrichtung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n e t , daß bei Anordnung dεr Trä¬ gerelemente (2) an einem einen geschlossenen Innen und/oder Außenring bildenden Basisteil die Sollbruch¬ stellen (13) im wesentlichen mittig zwischen jeweils zwei benachbarten Trägerelementen angeordnet sind.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n ε t , daß, in Achs bzw. Strömrichtung (A) verlaufend, Drähte (5) aus wärmebeständigem und gut wärmeleitendem Material, z.B. einer ChromNickelLegierung, vorgesehen sind, die im Bereich der Basisteile (1) und Trägerelemente (2) in eine Isoliermasse mit guten Wärmespeichereigen¬ schaften eingebettet sind und außerhalb dieses Bereiches in den Strömungsweg (A) hineinragen.
23. Einrichtung nach Anspruch 22, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die Isoliermasse aus keramischem Material besteht.
24. Einrichtung nach Anspruch 22 oder 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Drähte (5) in ihrer Zahl der dεr Trägerelεmente (2) dεr jεwεils äußεren Lagε dεrsεlbεn εntsprεchen und sich nach Art von Winkelhalbiεrεndεn relativ zu den Trägerelemεntεn erstrecken .
25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n ε t , daß, inner¬ halb der Basisteile (1) und Trägerelemente (2) in Achs bzw. Strömungsrichtung verlaufend, Drähte (5) aus wärmebeständigem und gut wärme und elεktrisch leitεndem Material, z.B. aus einer ChromNickelLegie¬ rung, vorgesehen sind, die in einen Kern (6) aus iso¬ lierendem, elektrisch nicht leitendem Material wie keramischem Material eingebεttεt sind, wobεi dieser Kern (6) von einεm zu seiner Außenfläche beabstandε ten inneren Mantel (7) umgeben und zwischen Kern (6) und innerem Mantel (7) ein Kanal (8) ausgebildet ist.
26. Einrichtung nach Anspruch 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Drähte (5) in ihrer Zahl der der Trägerεlεmεnte (2) der austritts seitig äußeren Lage derselbεn εntsprechen und sich nach Art von Winkelhalbierenden relativ zu den Träger¬ elementen erstrecken.
27. Einrichtung Anspruch 25 oder 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens zwei Drähte (5) eintrittsseitig außerhalb des Strömungs¬ weges der zu katalysierenden brennbaren Substanzen verlaufen.
28. Einrichtung nach Anspruch 27, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die Drähte (5) an eine Stromquelle angeschlossen und ihre austrittsseitigen Enden als Zündwiderstände (9) ausgebildet sind.
29. Einrichtung nach einεm dεr Anspruchs 1 bis 28, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n e t daß die Trägerelemente von innen nach außen verlaufεnd sich erwεiternd ausgεbildεt sind.
Description:
Einrichtung zum katalytischen Yerbrennen, insbesondere Nachbrennen von Gasen, Abgasen, Rauchgasen oder ähnli¬ chen brennbaren Substanzen.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum katalytischen Verbrennen, insbesondere Nachbrennen von Gasen, Abgasen, Rauchgasen oder ähnlichen brennbaren Substanzen mit einer Trägerstruktur (Substrat) und einem auf dieser angebrach¬ ten Katalysator, wobei die Einrichtung im Strömungsweg der brennbaren Substanzen angeordnet ist und ein Basis¬ teil mit von diesem getragenen, sich in den Strömungsweg erstreckenden Trägerelementen umfaßt.

Einrichtungen dieser Art werden in den Rauchzug von Feue- ruπgen für Gase, flüssige oder feste Brennstoffe eingebaut und dienen der katalytischen Nachbrennung von Schadstoffen, die in der Feuerung aufgrund unvollständiger Verbrennung nicht verbrannt sind und sich entweder ifn Schornstein als Kreosot ablagern oder in die Umwelt gelangen. Bei einer bekannten Einrichtung zur katalytischen Oxidation von

Ethylen (GB 591 669) ist ein axial angeordneter Zylinder mit .einer großen Zahl mit einem Katalysator beschichteter Rippen vorgesehen, die sich radial und nach außen in eine Reaktionskammer erstrecken, wobei die Rippen- bzw. Kata- lysatorfl chen in Richtung der Strömung der nachzuver¬ brennenden Substanzen angeordnet sind. Um eine genügend große Kontaktfläche für den Katalysevorgang zu erhalten, müssen die Rippen relativ eng zueinander angeordnet sein. Sie bil¬ den also sich in Strömungsrichtung erstreckende, verhält- nismäßig enge Kanäle aus, die aufgrund von Flockenbildung und Ablagerung anderer in den Abgasen enthaltener Festkör- persubstaπzen leicht verstopft werden. Um die Funkticns- fähigkeit des Rauchgaszuges trotzdem zu gewährleisten und zu vermeiden, daß es unterhalb des Katalysators zu Anstau- ungeπ von Rauchgas mit allen damit verbundenen Gefahren

(Rauchgasexplosionen etc.) kommt, muß bei solchen Anlagen ein By-pass vorgesehen werden, der bei Überschreitung bestimmter Grεnzdrücke in Funktion tritt und den Raum

unterhalb des Katalysators mit dem Schornstein kurzschließt. Die katalytische Funktion ist damit unterlaufen. Bei der bekannten Einrichtung entstehen aufgrund ihrer Bauweise bei Wärmebeaufschlagung derart hohe Wärmespannungen, daß eine axial mit der Reaktionskammr angeordnete, die Wärme regu¬ lierende Kammer und eine Vorrichtung zur Zirkulation eines Wärme übertragenden Mediums durch die mit den Rippen eine integrale Baueinheit bildende Regulieruπgskammer vorge¬ sehen sind, um Beschädigungen an bzw. Zerstörungen der Einrichtung (Absprengen von Teilen aus den Kanälen) zu vermeiden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaf¬ fen, bei der die Gefahr von Verstopfungen infolge Flocken¬ bildung oder Ablagerung sonstiger Feststoffe ausgeschlos¬ sen ist, die einen hohen katalytischen Wirkungsgrad gewähr¬ leistet und bei hoher Betriebs- und Funktionssicherheit besonders einfach baut.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Trägerelemente quer zur Strömung gerichtete Kata¬ lysatorflächen ausbilden. Damit ist eine Einrichtung vor¬ geschlagen, die die Ausbildung wesentlich breiterer Kanäle als die bekannte Nachbrenneinrichtung ermöglicht, gleich¬ zeitig aber durch die Anordnung der Katalysatorflächen quer zur Strömungsrichtung ein ausreichendes Umspülen dieser Flächen und damit einen genügenden Katalysationskontakt zwischen brennbarer Substanz und Katalysatorschicht sicher- stellt. Solche Bauelemente sind relativ kostengünstig herstellbar und, wie auch aus den nachstehenden Darlegun¬ gen hervorgeht, unter Ausbildung der verschiedensten Größen gut als Nachrüstteile für bestehende Feuerungen anzufer¬ tigen und anzubieten. Zudem gewährleisten die erfindungs- gemäße Anordnung und Ausrichtung der Katalysatorflächen eine besonders günstige Wärmeleitung, die selbst regulie-

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rend wirkt und insbesondere auch bei einseitiger Wärme¬ beaufschlagung Zerstörungen vermeidet, so daß eine große Lebensdauer und Funktionssicherheit bei einfacher Bauweise erreicht sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung eine Mehrzahl form- und/oder kraftschlüssig zusammenfügbarer Basisteile umfaßt, von denen sich die Trägerelemente mit ihren Katalysatorflächen strahlenförmig in den Strömungs- weg erstrecken. Eine solche Einrichtung kann nach dem einfachen Prinzip eines Baukastens bereitgestellt und montiert werden, wobei die Basisteile und damit ggf. auch die Trägerelemente jeweils für sich einzeln beschichtet werden können. So sind auch unterschiedliche Beschichtungen in praktisch beliebiger Weise erzeugbar, so daß letzten Endes die verschiedensten Kombinationen, Strukturen und Schichtungen für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke und/ oder eine Anpassung an unterschiedliche Betriebsverhältnisse (z.B. durch sich im Rauchgasweg ergebende/einstellende unterschiedliche Zustände, Rauchgaszusammensetzungen,

Temperaturen etc.) möglich und einfach sowie kostengünstig realisierbar sind. Bei eventuell eintretenden Beschädigungen ist leicht und kostengünstig ein Austausch einzelner Teile vorzunehmen, ohne daß es eines Ersatzes der gesamten Vor- richtung bedarf. Weiterhin kann man mit Hilfe dieses Grund¬ aufbaus Katalysatoren beliebiger Bauhöhe für unterschied¬ lichste Durchsatzleistungen zusammenstellen. Mit anderen Worten wird die Anzahl der für den Einsatz benötigten einzelnen Bauteile durch die verlangte Leistung bestimmt.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Trägerelemente an einem zweiteiligen, einen Innen- und einen Außenmantel oder -ring bestimmenden Basisteil angeordnet sind. Damit baut die Einrichtung besonders kompakt und stabil, wobei die Trägerelemente auch quer zu ihrer Längserstreckung geteilt sein können, um eine beson-

ders einfache Montagemöglichkeit zu erhalten und/oder um die Wärmebeanspruchbarkeit der Vorrichtung weiter zu erhöhen, Innen- und Außenmantel können als koaxiale Zylinder, vor¬ zugsweise Kreiszylinder ausgeführt sein, um einen vortεil- haften geometrischen Aufbau zu erhalten.

In bevorzugter Ausbildung der Erfindung können die Basis¬ teile als zylinderförmige Ringe ausgebildet sein, von denen sich die Trägerelemente strahlenförmig nach außen erstrecken. Mit anderen Worten bilden beim Zusammensetzen mehrerer solcher Bauteile die Basisteile eine Art "Wirbel¬ säule", von denen die Trägerelemente nach Art von Speichen oder Rippen nach außen hin verlaufen. Solche Bauteile sind einfach und kostengünstig zu fertigen, auf Vorrat zu halten und zu transportieren sowie einzubauen. Selbst bei nur einseitiger Erwärmung entstehen keine maßgeblichen Wärmespannungen im jeweiligen Bauteil.

Nach einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform können die Basisteile als Segmente eines das Basisteil oder einen Teil desselben bestimmenden Hohlkörpermantels ausgebildet sein. In diesem Falle werden mehrere solcher Basisteile zu einem Ring zusammengefügt, und es können mehrere Ringe hintereinander, in Achs- oder Strömungsrichtung gesehen, aneinander angeordnet werden.

Im Hinblick auf eine sehr günstige Herstellung sowie auf eine vorteilhafte Konstruktion können sich die Trägerele¬ mente von einem außen liegenden Basisteil strahlenförmig nach innen erstrecken. Die Verhältnisse hinsichtlich geringer Wärmespannungen sind die gleichen wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform geschlossener zylinder- förmiger Ringe mit nach außen hin sich strahlenförmig erstreckenden Trägerelementen.

Vorzugsweise können in Achs- bzw. Strömungsrichtuπg be-

nachbarte Trägerelemente zueinander versetzt sein. Dadurch läßt sich die Strömungsrichtung des nachzuverbrennenden Gases im Verhältnis zu den zu umströmenden Katalysator¬ flächen beeinflussen, und zwar derart, daß dem Gas ein gewisser Drall verliehen wird, der zu Verwirbelungen und damit zu einem noch innigeren Umspülen der Trägerelemente führt. Durch geeignete Ausbildung kann man eine sich über die Gesamtlänge der Einrichtung erstreckende schrauben- wendelförmige Strömung begründen, obwohl es natürlich eben- sogut möglich ist, jede andere Art von gewünschter Strö¬ mung durch jeweils geeignetes Versetzen der Trägerelemente zueinander zu erzielen.

Um das Verhältnis der erforderlichen Katalysatorflächen zum Durchtrittsquerschπitts für das Gas möglichst zu optimieren, werden die Trägerelemente vorteilhaft als langgestreckte abgeflachte Stäbe, Speichen, Lamellen, Finger, Flügel od.dgl. ausgebildet, die einen ovalen oder sonstwie aerodynamisch günstigen Querschnitt haben können. Aus ähnlichen Gründen können die Trägerelemente mit ihren Kata ' lysatorflachen zur Achs- oder Strömungsrichtung geneigt an den Basisteilen angeordnet sein.

Eine weitere besonders zweckmäßige und vorteilhafte Aus- gestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Träger¬ elemente mit nach Art von Rechen, Rippen, oder Kämmen vergrößerten Oberflächen ausgebildet sind. So ist die Fläche für die katalytische Wirkung zusätzlich vergrößert und zudem kann mit dem Maß der Neigung der Rechen, Rippen bzw. Kämme um ihre gemeinsame Achse gegenüber einer die Achse der Einrichtung senkrecht schneidenden Ebene ein bestimmter Strömungswiderstand eingerichtet und vorgege¬ ben werden, wobei bei nicht oder weniger geneigten Rechen, Rippen bzw. Kämmen ein höherer Strömungswiderstand auf- tritt, der ein entsprechend langsameres Strömen der Rauch¬ gase bewirkt.

Für kleinere Katalysator-Einrichtungen kann man vorteil¬ haft die Trägerelemente mit den Basisteilen integral aus¬ bilden, weil sich dadurch Bauteile in vernünftigen Dimen- sionen im Hinblick auf Herstellung, Transport und Lagerung ergeben. Solche Elemente bieten sich insbesondere für kleinere Heizanlagen wie häusliche Feuerstätten an. Bei größeren Anlagen hingegen ist es ebenso gut möglich, Trägerelemente vorzusehen, die durch Formschluß mit den Basisteilen verbiπdbar sind. Eine Montage solcher Teile läßt sich an Ort und Stelle leicht vollziehen.

Hinsichtlich des Einbaus und einer einfachen Lagerung ist es besonders zweckmäßig, wenn die Basisteile mit den Trä- gerelementen von einem mehrteiligen Gehäusemantel umgeben und gehalten werden, der sich im wesentlichen in Achs- oder Ströπ ngsrichtung erstre ' ckt. Eine solche Anordnung ist u.a. auch im Hinblick auf die Wärmedehnung günstig, da der Mantel die Teile im wesentlichen formschlüssig in ihrer Lage hält und diese noch genügend Möglichkeiten zur .seitlichen Bewegung haben. Die Mantelteile selbst können vorteilhaft kraftschlüssig zusammengehalten sein, beispielsweise mit Hilfe von Spannringen aus wärmebestän¬ digem Material.

Um in besonders einfacher Weise die versetzte Anordnung von in Achs- bzw. Strömungsrichtung benachbarten Träger¬ elementen und damit eine gewollte bestimmte Leitung des Abgasstromes bei gleichzeitiger einfacher Verstellmöglich- keit dieser Anordnung sicherzustellen, können in Achs- bzw. Strömungsrichtung benachbarte Basisteile mit Mitteln zum stufenweisen Verstellen der Winkelposition der jeweiligen Trägerelemente zueinander bzw. zur Herstellung einer Versatzanordnung zwischen diesen versehen sein. Solche Verstell- und/oder Versatzmittel können in zweckmäßiger

Weise als formschlüssige Rastelemente in Form von Kugeln,

Zapfen, Noppen, Zähnen od. dgl. mit entsprechenden Gegen¬ lagern vorgesehen sein. Diese Gegenlager sind in vorbestim¬ mten Winkelabständen vorzusehen, so daß jeweils gewünschte Winkelveränderungeπ leicht einzustellen bzw. Versatzanord- nungen leicht einzurichten sind, ohne daß es nachher im Betrieb zu irgendwelchen Veränderungen dieser Positionen kommt. Bei kleineren Durchmessern können Rastelemente etwa o a alle 10' , bei größeren Durchmessern sogar bis zu 1 vorgesehen sein. Insbesondere ist es für die Versatzanord- nung zweckmäßig, an einem außen liegenden Basisteil Ausneh¬ mungen als Gegenlager vorzusehen, die im Winkelabstand der Trägerelemente an deren Verbindungsstellen mit dem Basisteil angeordnet sind. Dabei ist an dem außen liegenden Basisteil

0 o ein Zahn etwa um 10 bzw. bis um 1 gegenüber der Ausneh- mung versetzt. Durch die Verstellung bzw. durch den Versatz erfolgt eine -Widerstandsänderung in der Strömung, und dadurch ändern sich die Verhältnisse bezüglich der umström¬ ten Flächen, was auch zu einer Änderung der katalytischen Verbrennung führt.

In bevorzugter Weise bestehen die Basisteile und die Trä¬ gerelemente, aber auch die Teile des Gehäusemantels aus wärmebeständigem Material wie Keramik oder ähnlichen ge¬ brannten Erden. Dieses Material weist, wie allerdings schon vom Stand der Technik her bekannt ist, mit als Katalysator dienen Edelmetallbeschichtungen besonders günstige Kata¬ lysatoreigenschaften auf.

Um ein insbesondere bei hoher Wärmebeaufschlagung und den dadurch entstehenden Spannungen im Material verursachtes Reißen nur an definierten Stellen zu erhalten und ein Zusammenbrechen oder vollständiges Zerstören der Einrichtung, speziell ihrer funktionswichtigen Teile zu vermeiden, sieht die Erfindung in besonders zweckmäßiger Weiterbildung vor, daß die Basisteile mit Sollbruchstellen ausgebildet sind.

Insbesondere wird damit auch erreicht, daß die Katalysator-

flächen bzw. die Trägerelemente nicht reißen und nicht beschädigt werden, so daß die Einrichtung funktionstüchtig bleiben kann.

Bei Anordnung der Trägerelemente an einem einen geschlos¬ senen Innen- und/oder Außenring bildenden Basisteil ist es vorteilhaft, die Sollbruchstellen im wesentlichen mittig zwischen jeweils zwei benachbarten Trägerelementen anzu¬ ordnen, da bei dieser Gestaltung die auftretenden Wärme- spannungsverhältnisse besonders zuverlässig zum definierten, an einer bestimmten Stelle vorgegebenen Bruch führen.

Um bei Temperaturschwankungen, die bei Unterschreitung bestimmter Mindest-Wärmewerte zu einem völligen Zusammen- bruch der Nachverbrennung führen könnten, und auch beim Anheizen einerseits der Katalysatoreinrichtung genügend hohe Temperaturen zur Verfügung zu haben, können in vor- teilhafter Weiterbildung der Erfindung in Achs- bzw. Strömungsrichtung verlaufende Drähte aus wärmebeständigem und gut wärmeleitendem Material, z.B. einer Chrom-Nickel- Lεgierung, vorgesehen sein, die im Bereich der Basisteile und Trägerelemente in eine Isoliermasse mit guten Wärme¬ speichereigenschaften eingebettet sind und außerhalb dieses Bereiches in den Strömungsweg hineinragen. Diese Drähte haben die Funktion, daß bei noch ungenügender Wärme der Abgase die eintrittsseitig angeordneten Drähte Energie schneller aufnehmen als die Trägerelemente und diese Ener¬ gie zur Austri tsseite leiten, wo damit eine höhere Wärme zur Verfügung gestellt wird, so daß eine Zündung des Nach- brennvorganges zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen kann.

Kommt es während des Funktionsbetriebes hingegen zu Schwan¬ kungen und zu einem Absinken der Temperatur unter die katalytische Zündtemperatur, also zu einem Löschen der Nachbrennflamme, im unteren Bereich, so wird durch die Drähte vom austrittsseitigeπ Ende, an dem noch eine höhere Energiemenge zur Verfügung steht, Wärme zur Ein-

trittsseite zurückgeleitet und führt dort zu einer Erhö¬ hung der Temperatur und damit entweder zur Aufrechter¬ haltung der Nachbrennflamme oder ggf. zu einer Neuzündung. Dabei kann die Isoliermasse aus keramischem Material be- stehen, was den Vorteil hat, daß eine eindeutige Energie¬ leitung innerhalb der Drähte erfolgt und keine Rückgabe von Energie zwischen den freiliegenden Endbereichen der Drähte eintritt. Zur Unterstützung dieses Vor- bzw. Nach- zündeffektes können die Drähte in ihrer Zahl der der Trä- gerelemente der jeweils äußeren Lage der Trägerelemente entsprechen und sich nach Art von Winkelhalbierenden relativ zu den Trägerelementen erstrecken, so daß sie also mitten im Gasstrom plaziert sind.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsmöglichkeit können innerhalb der Basisteile und Trägerelεmente in Achs¬ bzw. Strömungsrichtung verlaufende Drähte aus wärmebestän¬ digem und gut -wärme- und elektrisch leitendem Material, z.B. aus einer Chrom-Nickel-Legieruπg , vorgesehen sein, die in einen Kern aus isolierendem, elektrisch nicht leitendem Material wie keramischem Material eingebettet sind, wobei dieser Kern von einem zu seiner Außenfläche beabstandeten Mantel umgeben und zwischen Kern und Mantel ein Kanal ausgebildet ist. In diesen Kanal können in von außen her steuerbarer Weise Gase oder andere Gemische eingeleitet werden, die im Nachverbrennungsvorgang zugesetzt werden sollen. Beispielsweise kann es sich dabei um Sauerstoff handeln, um eine Verbrennung zu intensivieren, oder auch um Kalk in Pulverform zum Zwecke der Bindung von schwefel- förmigen Bestandteilen in den nachzuverbrennenden Abgasen. Auch hierbei können sich, um die durch die Trägerelemente vorbestimmte Strömungsrichtung günstig auszunutzen, die Drähte in ihrer Zahl der der Trägerelemente der austritts- seitig äußeren Lage derselben entsprechen und sich nach Art von Winkelhalbierenden relativ zu den Trägerelementen erstrecken .

Bei dieser Ausführungsform können die Drähte durch Beauf¬ schlagung mit elektrischem Strom als Zünder oder Vorheiz¬ elemente fungieren. Zu diesem Zweck werden vorteilhaft wenigstens zwei Drähte eiπtrittsseitig außerhalb des Strö¬ mungsweges der zu katalysierenden brennbaren Substanzen verlaufen und an eine Energiequelle angeschlossen werden, während die austrittseitigεn Enden als Zündwiderstände ausgebildet sind. Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß zwischen den Drahtenden spulenförmige Widerstände an¬ geordnet werden, aber es ist auch denkbar, zwischen ihren Enden eine Zündung mittels Funken zu erzeugen.

Weiterbildungen, Ausführungsmöglichkeiten und weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausfüh¬ rungsbeispiele hervor. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsge- mäße Einrichtung zur katalytischen Nachver¬ brennung ,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Einrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 eine ausschnittsweise Draufsicht auf ein Basis¬ element mit " einer stufenweisen Nachstelleiπ- richtung in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 eine Seitenansicht mehrerer aneinander ge- lagerter Basisteile mit der Nachstelleinrich¬ tung der Fig. 3,

Fig. 5 eine Möglichkeit zur Ummantelung der erfindungs¬ gemäßen Einrichtung,

Fig. 6 in teilweise axono etrischer Ansicht eine ab-

gewandelte Ausführungsform der erfindungsge¬ mäßen Einrichtung beim Einsatz in einem Rauch¬ gasabzug ,

Fig. 7 eine andere Ausführungsmöglichkeit für die erfindungsgemäß einzusetzenden Bauteile und

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ein¬ richtungsbauteil sowie eine Teil-Seitenansicht desselben.

In Fig. 1 erkennt man eine in einen Rauchgasabzug 0 in Form eines Rohres eingesetzte Nachbrenn-Einrichtung nach der Erfindung, die sich im wesentlichen aus einer Anzahl (hier sechs) aneinandergereihten Basisteilen 1 zusammen¬ setzt, von denen jedes eine Mehrzahl von Trägerelementen 2 trägt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, ist jedes Basis¬ teil li»mit sechs in gleichen winkelförmigen Abständen an¬ geordneten Trägerelementen ausgerüstet. Die Trägerelemente 2 haben die Gestalt flachförmiger Stäbe, Finger oder Flügel und bilden Katalysatorflächen 21. Die Basisteile 1 haben die Form von Ringen und bestehen zusammen mit den in die¬ sem Beispiel integral an ihnen angeformten Trägerelementen aus keramischem Material. Die Trägerelemente 2 sind mit einem geeigneten Katalysatormaterial, das beispielsweise ein Edelmetall wie Platin sein kann, beschichtet. Dieses Katalysatormaterial kann auch auf bzw. in der Oberfläche der Trägerelemente 2 vorgesehen sein. Die Basisteile 1 mit ihren Trägerelementen sind von einem Gehäusemantel 3 umgeben, der seinerseits in dem Rauchgasabzug 0 sitzt. Die Träger¬ elemente 2 erstrecken sich, wie erkennbar, quer zur Strö¬ mungsrichtung A von nachzuverbrennendem, in dem Rohr 0 geführten Rauchgas. Die Trägerelemente 2 sind, wie aus Fig. 1 erkennbar, mit ihren Katalysatorflächen 21 geneigt zur Strömungsrichtung A angeordnet, um möglichst günstige aerodynamische Strömungsverhältnisse, d.h. eine möglichst

innige Umspülung mit dem Rauchgas zu ermöglichen. Wie man speziell aus der Draufsicht der Fig. 2 erkennt, trägt je¬ des ringförmige Basisteil in diesem Ausführungsbeispiel sechs sich stern- oder strahlenförmig nach außen erstrecken- de Trägεrelemente. Dabei sind benachbarte Basisteile la, lb, lc usw. so versεtzt zueinander angεordnet, daß dε Rauchgas eine schraubenwendelförmige Richtung aufgεzwun- gen wird und, wie erwähnt, die Katalysatorflächen 21 mög¬ lichst intensiv umströmt werden. Um den Versatz der Tra- gεrelemente 2 zueinander und damit die Richtung der Rauch¬ gasleitung verändern zu können, ist eine Verstellmöglich¬ keit in Form Rastelemεnte 4 vorgesehen, die im einzelnen aus Fig. 3 und 4 hervorgeht. Es handelt sich dabei um Kugeln, die in Mulden an der Außεnflächε der Ringe der Basistεile 1 eingreifen und jewεils benachbartε Basis¬ teile in einer bestimmten Position verriegeln. Durch An¬ ordnung mehrerer solcher Mulden in bestimmten Abständen sind unterschiεdlichε Einstεllungen möglich. Dabei wurde im vorliegenden Beispiel eine lOo-Verstell öglichkeit vorgesehen, jedoch ist es selbstvεrständlich, insbesonderε bei größeren Durchmessern möglich, einε fεiπεre Winkεl- vεrstεllung vorzusehen.

Der die Einrichtung umgebeπdε Gehäusemantel 3, der eben- falls aus keramischem Material bestehen sollte, um die not¬ wendige Hitzebeständigkeit zu gewährleisten, ist, wie aus Fig. 5 erkennbar, zum Zwecke einer leichten Montage der Einrichtung segmentartig aufgeteilt und besteht hier aus drei Mantelteilen 31, die im eingebauten Zustand kraft- schlüssig durch Spannringe 32 zusammengehalten werden. Der Gehäusemantel 3 weist begrenzende Randflansche 33 auf, deren Innendurchmesser etwas kleiner als der Außen¬ durchmesser der Trägerelemente, so daß die Basisteile 1 mit den Trägerelementen 2 am Herausfallen aus dem Mantel 3 gehindert werden, sich innerhalb desselben aber in gewis¬ sen Grenzen ausdehnen und bewegen können.

Durch das Innere der aneinandεrgefügten Basisteile 1 er¬ strecken sich Drähte 5 aus gut wär εlεitendεm Material, diε in εiπεn Kern 6 aus wärmeisoliεrεndem kεra ischem Werkstoff eingεbεttεt sind. Diεsεr Kεrn ist mit geεignεten, hiεr nicht nähεr gezeigten Abstandshaltern in einem inne- rεn Mantel 7, ebenfalls aus keramischem Material, gehal- tεn. Lεtzterer wiederum stützt sich über Abstandshalter an den Innensεitεn des Basistεils 1 ab. Diε aus dem Kern nach oben und unten hεrausragenden Enden der Drähte 5 sind, wie dargestellt, abgewinkelt, und dabei derart angeordnetj daß sie jeweils Winkelhalbierende zwischen den benachbar¬ ten Trägerεlεmenten 2 bilden. Sie liegen damit im freien Eintritts- und Austrittsquerschnitts für das Rauchgas in die bzw. aus der Katalysatoreinrichtung. Infolge ihrer Wärmelεitfähigkεit habεn die Drähte 5 die Wirkung, daß sie bei Anlaufen der Einrichtung, also beim Beginn des Heizεns, rεlativ schnell die höhere Wärme an der Eintritts¬ seite zur Austrittsseite leiten und hier zu einer Erhöhung der Umgebungstemperatur beitragen, so daß die ohne solche Drähte zunächst an der Ausgangssεite noch niεdrigere Tem¬ peratur derart erhöht wird, daß an der Austrittsseitε schon zu einem relativ früherεn Zeitpunkt einε Zündung an den äußeren Trägerelementen stattfindet. Im Falle eines Absinkens der Temperatur an der Eintrittsseite, z.B. bei einεm Nachlεgen von Brennstoff oder bei sonstigen Unregel¬ mäßigkeiten in der Verbrennung, kann die Temperatur an der Eintrittsseite zeitwεise erheblich absinken, wodurch die kritische Zündtemperatur der eiπtrittsseitigen Träger- elemente unterschritten werden kann. In einem solchen

Falle fließt Wärme entgegen der Strömungsrichtung A durch die Drähte 5 von der Austrittsseite zur Eintrittsseite zurück und trägt hier in umgekehrter Weise, wie bezüglich des Anlaufens der Einrichtung beschrieben, zu einer Er- höhung der Umgebungstemperatur und damit zum Wiedererrei¬ chen der Zündtemperatur bei.

Diε Drähtε 5 können, wiε in Vεrbindung mit dεm in Fig. 6 dargestεllten Ausführungsbeispiεl εrkεnnbar wird, auch noch εine wεitεre Funktion erfüllen. Dort ist der diese Drähte 5 und derεn Kεrn 6 mit dεm Kanal 8 u gεbende innεrε Mantel untεrhalb des eiπtrittssεitigεn Endes der durch Basistεile 1 und Trägerele εnte 2 bestimmten Nachbrenn¬ einrichtung aus dem Rauchgasabzug 0 herausgeführt und kann an einε Quellε für Sekundärgase, angedeutet durch den Pfeil B, geschlossen werden. Diεsε Sεkundärgase durchströ¬ men den Kanal 8 und tretεn austrittssεitig zur Unterstüt¬ zung dεr Nachvεrbrεnnung in diesem Bereich aus. Damit ist es möglich, in diesem Bereich zu einer Nachverbrennung von Stoffen beizutragen, die innerhalb der Katalysator- einrichtung nicht durch Nachverbrennung abgebaut worden sind. So ist es auch möglich, dem Sekundärgasstrom B pulverförmige Materialien zuzusetzen, beispielsweise Kalk, um an der Austrittssεite eine chemischε Verbindung, bei- spielsweisε mit Schwεfεl, hεrzustεllεn . Weiterhin dienen die Drähte 5, die hier als elεktrisch gut leitεnde Drähte vorgesehen sind und im unteren Berεich an eine elektrische Energiequelle E angeschlossen sein können, zur Beaufschla¬ gung von Zündwiderständεn 9 mit elektrischem Strom. Diese Zündelementε 9, die zwischen den austrittsseitigen Enden der Drähte 5 geschaltet sind, können zu einer zusätzlichen Wärmeerzeugung im Austrittsbereich und damit einer noch vollständigeren Nachverbrennung beitragen.

In Fig. 7 ist eine abgewandelte Ausführungsform der er- findungsgemäßen Einrichtung dargεstellt, bei der sich stäbförmige Trägerelemente 20 ähnlicher Ausbildung wie in Fig. 1 und 2 an segmentartigen Basisteilen 10 befinden und sich von diesen nach innen erstrecken. Eine solche Ausführungsform kann unter Umständen die Anordnung eines Gehäusemantels 3 überflüssig machen.

Fig. 8 zeigt ein ringförmiges Basisbauteil 1 einεr erfin- duπgsgemäßen Einrichtung, das zweiteilig mit einem Innen- maπtεl 11 und εinεm Außεnmantel 12 ausgεbildεt ist. Sεchs Trägεrεlε εntε 2 sind an dεm Basistεil 1 zwischεn Innen- und dem Außenmantel angeordnet und mit diesεn verbunden.

Die Trägerelemente 2 sind als Rippen oder Kämme umfassende Rechen 200 ausgebildet. Dabei ist das Trägerelement von dem Innenring 11 zu dem Außenring 12 verlaufend sich erweiternd ausgebildet, so daß aufgrund dieser konischen

Gestaltung in zweckmäßiger Ausführung der Erfindung zusammen mit den Rippen- oder Kam flächeπ besonders große Flächen für die katalytische Wirkung erreicht sind.

Im Bereich der Verbindungsstelle eines Trägerelements 2 mit dem Außenring 12 ist eine Ausnehmung 43 angeordnet, die ebenfalls in der Teil-Seitenansicht der Fig. 8 darge¬ stellt ist. Daraus erkennt man, daß das kammartige Träger¬ element 2 gegenüber der gemeinsamen Ebene 14 der Ringteile 11 und 12 zur Ausbildung eines bestimmten Strömungswider¬ standes geneigt oder gekippt angeordnet ist. Gegenüber und versetzt zu der Ausnehmung 43 ist als Rastelement ein Zahn 42 ausgebildet, der zum Eingriff in eine entsprechende Ausnehmung eines nicht dargestellten benachbarten Basisteils bestimmt ist. Damit gewährleisten die Ausnehmungen 43 sowie die Zähne 42 zusammen mit weiteren Basisteilen eine Versatz¬ anordnung, in der in der Einrichtung aufeinanderfolgende Trägerelemente um einen durch den Abstand zwischen der Ausnehmung 43 und dem Zahn 42 bestimmten Winkelabstand versetzt sind.

In Fig. 8 ist zudem zwischen zwei benachbarten Trägerelε- menten 2 an dem Außenring 12 eine in Form einer Kerbe aus¬ gebildete Sollbruchstelle 13 vorgesehen. Damit ergibt sich bei hohen Wärmespannungen ein definiertes, an vorbestimmten Stellen auftretendes Reißen des ' Basiselements.