DE8619685U1 - Flue gas duct - Google Patents

Flue gas duct

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DE8619685U1 DE19868619685 DE8619685U DE8619685U1 DE 8619685 U1 DE8619685 U1 DE 8619685U1 DE 19868619685 DE19868619685 DE 19868619685 DE 8619685 U DE8619685 U DE 8619685U DE 8619685 U1 DE8619685 U1 DE 8619685U1
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    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/001—Flow of fluid from conduits such as pipes, sleeves, tubes, with equal distribution of fluid flow over the evacuation surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B01D53/8631—Processes characterised by a specific device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material

Description

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Mannesmann Aktiengesellschaft
Mannesmannufer 2
DüsseldorfMannesmann Aktiengesellschaft
Mannesmannufer 2
Dusseldorf

RauchgaskanalFlue gas duct

Die Neuerung betrifft einen Rauchgaskanal fUr die Zuführung eines 1n einer Kraftwerksanlage entstehenden RäUchgasvolUMenstroMes zu Katalysatoren für die Rauchgasreinigung, z.B. zur Entfernung der Stickoxide.The innovation concerns a flue gas duct for the supply of a Smoke gas volume flows arising in a power plant Catalysts for flue gas cleaning, e.g. to remove nitrogen oxides.

Derartige Rauchgaskanäle müssen Insbesondere bei der Nachrüstung bestehender Kraftwerksanlagen mit Rauchgasreinigungsanlagen unter stärkeren rüumHchen Restriktionen konstruiert und errichtet werden. Im einzelnen bedeutet dies vielfach die Notwendigkeit zu abrupten StruMungsunienkungen und/oder zu starken Erweiterungen des Strtioungsquerschnitts Im Verlauf einer kurzen Kanalteilstrecke, um die Rauchgase in den Katalysatorteil einzuführen, der in der Regel in mehrere hintereinandergeschaltete Katalysatorzonen gegliedert ist. Die Katalysatoren sind mit wabenförmigen Oder lamellenartig ausgebildeten Durchtrittskanälen ausgestattet, die geradlinig in Strömungsrichtung verlaufen. Die Eintrittsebene der Katalysatoren steht senkrecht zur Strömungsrichtung des Rauchgasstromes.Such flue gas ducts must, in particular, when retrofitting existing power plants with flue gas cleaning systems are designed and built under more stringent space restrictions. In detail, this often means the need to be abrupt StruMungsunienigungen and / or excessive widening of the disturbance cross-section In the course of a short section of the canal, around the flue gases to be introduced into the catalyst part, which is usually divided into several catalyst zones connected in series. the Catalysts are honeycomb or lamellar Passage channels equipped, which are straight in the direction of flow get lost. The entry plane of the catalysts is perpendicular to Direction of flow of the flue gas flow.

I t * IVIIICtI ·· · β·I t * IVIIICtI ·· · β ·

Die Querschnittserweiterung des Rauchgaskanals ist zur Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit erforderlich, damit bei der gegebenen Baugröße der Katalysatorzone noch eine ausreichende Verweilze1t der Rauchgase Im Katalysator gewährleistet werden kann. Infolge des auf kurzer Strecke sich stark erweiternden Kanalquerschnitts und ggf. infolge zusätzlicher StrUMüngsiSülenkünger. kennt es zu Ablösungen der Strömung von den Kanalwanden und starken Verwirbelungen und damit zu unterschiedlichen spezifischen Rauchgasvolumenströmen Über die einzelnen Teilbereiche der gesamten Katalysatoreintrittsebene gesehen. Dies hat neben einer ungleichmäßigen Katalysatorwirkung weiterhin zur Folge, daß sich auf der Eintrittsseite der In Strömungsrichtung ersten Katalysatorzone 1n Teilbereichen wegen der Staubbeladung der Rauchgase Ablagerungen bilden, die schließlich zu teilweisen Verstopfungen und entsprechender Funktionsuntüchtigkeit der Katalysatoren führen.The cross-section expansion of the flue gas duct is for reduction the flow rate required so at the given The size of the catalyst zone still has a sufficient residence time Flue gases in the catalyst can be guaranteed. As a result of the short stretch of strongly widening canal cross-section and possibly as a result of additional StrUMüngsiSülenkünger. knows it to replace the Flow from the canal walls and strong eddies and thus to different specific flue gas volume flows over the individual Partial areas of the entire catalyst inlet level seen. In addition to an uneven catalyst effect, this continues to lead to Consequence that on the inlet side of the flow direction first catalyst zone 1n partial areas form deposits due to the dust load of the flue gases, which eventually lead to partial blockages and corresponding inoperability of the catalytic converters to lead.

Aufgabe der Neuerung 1st es daher, einen Rauchgaskanal so zu gestalten, daß nicht nur die gegebenen Restriktionen hinsichtlich der vorgegebenen zulässigen baulichen Maxima!abmessungen eingehalten, scndem gleichzeitig auch die Ablagerungen von Staub auf der Katalysatoreintrittsseite weltgehend vermieden und ein gleichmäßiger spezifischer Rauchgasvolumenstrom über die gesamte Katalysatoreintrittsflache gewährleistet werden.The task of the innovation is therefore to design a flue gas duct in such a way that that not only the given restrictions regarding the given permissible structural maxima! dimensions adhered to, scndem at the same time also the deposits of dust on the catalyst inlet side world-wide avoided and a more evenly specific one Flue gas volume flow can be guaranteed over the entire catalyst inlet surface.

Gelöst wird diese Aufgabe neuerungsgema'ß durch einen RauchgaskanalAccording to the innovation, this object is achieved by a smoke gas duct

mit den Merkmalen des Schutzanspruchs Ί. Vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen 1 - 9 angegeben.with the features of the protection claim Ί. Advantageous further training the innovation are specified in the subclaims 1-9.

Anhand des in der Figur dargestellten Ausfuhrungsbeispiels wird die Neuerung näher erläutert.Based on the exemplary embodiment shown in the figure, the Innovation explained in more detail.

Die in einer Kraftwerksanlage entstehenden Rauchgase werden durch den einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Rauchgaskanal 1 In Richtung des eingezeichneten Pfeils Hn die hintereinander angeordneten Katalysatorzonen 5, 6 geführt. Der nur teilweise dargestellte Rauchgaskanal 1 hat über seine Länge gesehen Im wesentlichen den konstanten Querschnitt 2. Dieser Querschnitt 2 erweitert sich Über eine 'jurze Strecke erheblich bis auf z.B. die 3-4-fache Größe 3 im Bereich der Eintrittsebene 7 der Katalysatorzone 5. Außerdem weist der Rauchgaskanal kurz vor der Katalysatorzone 5 einen Bereich 4 auf, 1n dem die Strömung um 90 umgelenkt wird. Infolge der Querschnittserweiterung und der Strömungsumienkung würde sich die Strömung mengenmäßig stärker nach süßen verlagern und würden sich vor der Katalysatorzone 5 starke Wirbel ausbilden. Dies wird jedoch durch die Einbauten 10a, 10b, die den Rauchgasvolumenstrom in Teilvolumenströme aufteilen, vermieden. In dem vorliegenden Beispiel mit rechteckigem Kanalquerschnitt 4 sind diese Einbauten als Zwischenwände 10a, 10b ausgebil-The flue gases generated in a power plant are caused by the a rectangular cross-section having flue gas duct 1 in the direction of the arrow Hn shown, the ones arranged one behind the other Catalyst zones 5, 6 out. The only partially shown flue gas duct 1 has, viewed over its length, essentially the constant one Cross-section 2. This cross-section 2 expands considerably over a length of time up to e.g. 3-4 times the size 3 in the area the entry level 7 of the catalyst zone 5. In addition, the flue gas duct has a region 4 shortly before the catalyst zone 5, 1n the the flow is diverted by 90. As a result of the expansion of the cross-section and the flow deflection would increase the flow in terms of quantity shift more towards sweet and would be in front of the catalyst zone Form 5 strong vortices. However, this is made possible by the internals 10a, 10b, which divide the flue gas volume flow into partial volume flows, avoided. In the present example with a rectangular duct cross-section 4 these fixtures are designed as partitions 10a, 10b

! det, die entsprechend den Kanalaußenwänden 8, 9 In Kanallängsrichtung! det, which corresponds to the outer duct walls 8, 9 in the longitudinal direction of the duct

verlaufen. Es sind grundsätzlich auch andere Former* von Einbautenget lost. In principle, there are also other formers * of internals

(z.B. rohrförmige) vorstellbar. Durch diese Einbauten, deren E1ntrittsseite jeweils Im Bereich der hohen Strömungsgeschwindigkeit (1s ! Vergleich zur Eintrittsgeschwindigkeit in die erste Katalysatorzone(e.g. tubular) conceivable. Through these fixtures, their entry side each in the range of the high flow velocity (1s ! Compared to the rate of entry into the first catalyst zone

'>, 5), also Im Bereich des normalen Kanalquerschnitts 2 Hegen muß und '>, 5), i.e. in the area of the normal duct cross-section 2 Hegen must and

die bis an die Katalysatorzone 5 heranreichen, werden die gebildetenwhich reach up to the catalyst zone 5, are formed

Teilströme gezielt auf die Katalysatoreintrittsebene 7 verteilt.Partial flows distributed specifically to the catalyst inlet level 7.

Durch geeignete Wahl der Größen der Eintrittsquerschnitte der gebildeten Teilkanäle kann erreicht werden, daß der spezifische Volumenstrom der Rauchgase - über die gesamte Kätalysätöreintrittsfläche 7 gesehen - konstant ist und damit eine gleichmäßige Volumennutzung der Katalysatoren 5, 6 erfolgt. Um jederzeit eine Optimierung der Größe der Eintrittsquerschnitte der Teilkanäle und damit auch eine Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen (Teillast, Vollast) leicht vornehmen zu können, sind die Zwischenwände im Eingangsbereich 10a schwenkbar (durch Pfeile angedeutet) zueinander bzw. zu den Kanalaußenwänden 8, 9 ausgeführt.By suitable choice of the sizes of the inlet cross-sections of the formed Partial channels can be achieved that the specific volume flow of the flue gases - over the entire Kätalysätöeintrittsfläche 7 seen - is constant and thus a uniform volume utilization of the catalysts 5, 6 takes place. To optimize the size at any time the inlet cross-sections of the partial ducts and thus also an adaptation to different operating conditions (partial load, full load) easy to make, the partition walls in the entrance area 10a are pivotable (indicated by arrows) to each other or to the Channel outer walls 8, 9 executed.

Ihre Einstellung kann auch über eine (nicht dargestellte) Regeleinrichtung automatisch erfolgen, indem z.B. über (nicht dargestellte) in die Teilkanäle eingebaute Strömungs- oder Druckmeßgeräte der aktuelle Volumenstrom ermittelt und über (nicht dargestellte) Stell- j· glieder der Eintrittsquerschnitt der Teilkanäle entsprechend geregelt ITheir setting can also be done via a control device (not shown) take place automatically, e.g. by flow or pressure measuring devices (not shown) built into the sub-channels of the current volume flow is determined and via (not shown) setting j · members of the inlet cross-section of the sub-channels regulated accordingly I

f wird. Die Verstellbarkeit der Eintrittsquerschnitte der Teilkanäle kann auch zum völligen Schließen z.B. eines Teils der Teilkanäle benutzt werden, so daß ein entsprechender Teil der Katalysatorzonen 5, 6 nicht mehr mit Rauchgas beaufschlagt wird. Hierdurch wird eine Betriebsweise mit einem zeitlichen Umschalten auf bestimmte Katalysatorteilbereiche ermöglicht. Das ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn im Teillastbetrieb des Kraftwerkes ein Austausch von verbrauchten Katalysatorelementen aus den Katalysatorzonen 5, 6 vorgenommen werden soll. Dadurch können diese Arbeiten ohnef will. The adjustability of the inlet cross-sections of the sub-channels can also be used to completely close, for example, part of the partial channels, so that a corresponding part of the catalyst zones 5, 6 is no longer exposed to flue gas. This creates a Operating mode with a time switch to certain partial catalyst areas enables. This is advantageous, for example, when the power plant is operating at part load when the spent catalyst elements from the catalyst zones 5, 6 is to be made. This allows this to work without

Abschaltung des Kraftwerks bei ununterbrochenem KatalysatorbetriebShutdown of the power plant with uninterrupted catalyst operation

ausgeführt werden. ?are executed. ?

Um die Gleichmäßigkeit der Führung des Rauchgasvolumenstromes weiter zu verbessern, sind in dem Ausführungsbeispiel kurz vor der Ein-To the evenness of the guidance of the flue gas volume flow further are to be improved in the exemplary embodiment shortly before the start

trittsebene 7 weitere Einbauten 11 (gestrichelt dargestellt) angeord- ■ Step level 7 additional fixtures 11 (shown in dashed lines) arranged ■

netv, die die einzelnen Teil volumenströme noch welter unterteilen. |net v , which subdivide the individual partial volume flows even further. |

Dies 1st insbesondere im Bereich starker Strömungsuntlenkungen oder fThis is particularly true in the area of strong flow deflections or f

besonders starker Kanalquerschnittserweiterungen sinnvoll. Darüber |particularly strong duct cross-section expansions make sense. About it |

hinaus sind die Einbauten 10a, 10b im Bereich zwischen den Katalyse- 1In addition, the internals 10a, 10b are in the area between the catalytic 1

torzonen 5, 6 als Einbauten 10c fortgeführt. Dadurch bleiben die jgate zones 5, 6 continued as internals 10c. This leaves the j

anfangs gebildeten Teilvolumenströme auch in diesen Zwischenbereichen |initially formed partial volume flows also in these intermediate areas |

in jedem Fall vollständig erhalten, d.h. Vermischungen und Strömungs- \ in each case completely preserved, i.e. mixing and flow \

umlenkungen werden sicher vermieden. Dies 1st insbesondere wichtig im : Hinblick auf die bereits erwähnte Möglichkeit des Katalysatortausches im Teillastbetrieb des Kraftwerks,diversions are reliably avoided. This is particularly important in: With regard to the already mentioned possibility of exchanging the catalytic converter in partial load operation of the power plant,

Claims (9)

Rauchgaskanal SchutzansprücheFlue gas duct protection claims 1. Rauchgaskanal für die Zuführung eines in einer Kraftwerksanlage entstehenden Rauchgasvolumenstromes zu Katalysatoren für die1. Flue gas duct for feeding a in a power plant resulting flue gas volume flow to catalysts for the Rauchgasreinigung, wobei die Katalysatoren in einer oder in
mehreren in Strömungsrichtung hintereinander liegenden Katalysatorzonen mit jeweils senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufender Eintrittsebene angeordnet sind, die Katalysatoren gerad-Hnig mit der Strömungsrichtung verlaufende lamellenartige oder wabenförmige Durchtrittskanäle aufweisen und der Kanalquerschnitt des Rauchgaskanals im Verlauf einer kurzen Strecke bis zur Eintrittsebene der In Strömungsrichtung ersten Katalysatorzone gegenüber dem ansonsten im wesentlichen konstanten Kanalquerschnitt ~tark erweitert 1st,Flue gas cleaning, with the catalysts in or in
several catalyst zones lying one behind the other in the direction of flow are arranged, each with an inlet plane running perpendicular to the direction of flow, the catalysts have lamellar or honeycomb-shaped passage channels running straight with the direction of flow and the channel cross-section of the flue gas channel in the course of a short distance to the entry level of the first catalyst zone in the direction of flow opposite the otherwise essentially constant duct cross-section ~ greatly expanded, dadurch gekennzeichnet,
daß Im Bereich der Erweiterung (3) des Kanalquerschnitts sich In Strömungsrichtung erstreckende Einbauten (10a, 10b, 11) zur
Aufteilung des Rauchgasstromes In Teilströme und Leitung dieser Teilströme 1n die Eintrittsebene (7) der ersten Katalysatorzone s (S) angeordnet sind.characterized,
that in the area of the enlargement (3) of the channel cross-section, internals (10a, 10b, 11) extending in the direction of flow to
Division of the flue gas flow The inlet level (7) of the first catalyst zone s (S) are arranged in substreams and conduction of these substreams 1n. 2. Rauchgaskanal nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,2. flue gas duct according to claim 1,
characterized, daß die Einbauten als Zwischenwände (10a, 10b, 11) ausgebildet sind.that the internals are designed as partitions (10a, 10b, 11) are. 3. Rauchgaskanal nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,3. flue gas duct according to claim 1 or 2,
characterized, daß die Eintrittsquerschnitte der durch die Einbauten (10a, 10b, 11) gebildeten Teilkanäle so dimensioniert sind, daß auf die den Tel!strömen jeweils zugeordneten Katalysatorflächen im Katalysatorbetrieb gleiche spezifische Rauchgasvolumenströme
entfallen.that the inlet cross-sections of the sub-channels formed by the internals (10a, 10b, 11) are dimensioned so that the same specific flue gas volume flows on the catalyst surfaces assigned to the respective telephone flows during catalyst operation
omitted. «••••«•••• tr· trrmrrrm r tr trrmrrrm r 4. Rauchgaskanal nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,4. Flue gas duct according to one of claims 1-3, characterized in that daß die Eintrittsquerschnitte der durch die Einbauten (10a, 10b) gebildeten Teilkanäle verstellbar ausgeführt sind. 5that the inlet cross-sections of the internals (10a, 10b) formed sub-channels are designed to be adjustable. 5 5. Rauchgaskanal nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,5. flue gas duct according to claim 4, characterized in that daß die Eintrittsquerschnitte der Teilkanäle wahlweise verschließbar ausgeführt sind. 10that the inlet cross-sections of the sub-channels are optional are designed to be lockable. 10 6. Rauchgaskanal nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände an der Seite des Strömungseintritts zumindest In einem Teilbereich (10a) zueinander bzw. zu den Außenwänden (8, 9) des Rauchgaskanals (1) verschwenkbar sind.6. flue gas duct according to claim 2 and one of claims 4 or 5, characterized in that the partition walls are on the side of the flow inlet are pivotable at least in a partial area (10a) with respect to one another or with respect to the outer walls (8, 9) of the smoke gas duct (1). 7. Rauchgaskanal nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß zur selbsttätigen Einstellung der Eintrittsquerschnitte In die Teilkanäle Strömungs- oder Druckmeßgeräte eingebaut sind, ^ die mit einer auf entsprechende Stellantriebe wirkenden Regeleinrichtung steuerungstechnisch verbunden sind.7. flue gas duct according to one of claims 4-6, characterized in that that flow or pressure measuring devices are built into the sub-channels for automatic adjustment of the inlet cross-sections, ^ those acting with a corresponding actuator Control device are connected in terms of control technology. 8. Rauchgaskanal nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Katalysatorzonen 5, 6 Einbauten (10c) angeordnet sind, die den Einbauten (10a, 10b) vor der ersten Katalysatorzone entsprechen. f 8. Flue gas duct according to one of claims 1-7, characterized in that between two catalyst zones 5, 6 internals (10c) are arranged which correspond to the internals (10a, 10b) upstream of the first catalyst zone. f »4t ·· « 4 4 4 4· »4t ··« 4 4 4 4 · • »ti IIU« IUuH · · · · » t • »ti IIU« IUuH · · · · » t 9. Rauchgaskanal nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß Im Verlauf der durch die Einbauten (10a, 10b) gebildeten TeΠkanüle Insbesondere 1m Bereich einer Strömungsumienkung (4) und/oder In der Nühe der Katalysatoreintrittsebene (7), kürzere9. flue gas duct according to one of claims 1 - 8, characterized in that that in the course of the partial cannula formed by the internals (10a, 10b) in particular 1m area of a flow deflection (4) and / or near the catalyst inlet level (7), shorter ones ·ιι·ίΐ^·14«ί|ϋ Γ4ΐ»ϊ»···+Μ·» /11) ·.!.·« UAUiiUm !■>·**»··+·» 41 ·<·»«· J«.« CVIIIKIIVIIC IfIIlUUUVCIl \ll# KUl HC I VCl ClP WIlVCl VCIlUIlJf WM· Ιι · ίΐ ^ · 14 «ί | ϋ Γ4ΐ» ϊ »··· + Μ ·» / 11) ·.!. · «UAUiiUm! ■> · **» ·· + · »41 · <·» « · J «.« CVIIIKIIVIIC IfIIlUUUVCIl \ ll # KUl HC I VCl ClP WIlVCl VCIlUIlJf WM Rauchgasvolumenstromes angeordnet sind.Flue gas volume flow are arranged.
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