WO2005068818A1 - Regenerator von verbrennungsabgasen mit katalysator - Google Patents

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a regenerator of combustion gases with: an exhaust gas catalyst.
  • We ⁇ terhin is known from DE 100 19 007 AI a device for the catalytic reforming of fuel with water to hydrogen, wherein the hydrogen is formed by means of a catalyst and the resulting hydrogen is separated by a membrane from the other gases.
  • exhaust gas of an internal combustion engine is used for heating the reforming catalyst, to which the input side of the hydrogen is fed in addition.
  • a control device which is fed as an actual signal, a measured value of an exhaust gas probe, which measures the content of No x .
  • the thermal and chemical energy contained in the combustion gas is uselessly released as heat in the catalyst.
  • the hot-operated catalyst is adjacent to a high-temperature resistant diffusion membrane which, on the other hand, adjoins a regenerate collector maintained at a lower pressure than a respective prevailing internal catalyst pressure, and the regenerator gas thus obtained is a regenerator upstream combustion device as a supplemental fuel supplied and / or otherwise used chemically-energetically.
  • Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
  • Microporous open-pore aluminum oxide which could also be reinforced with zirconium oxide, has proved to be a cost-effective diffusion membrane, wherein a pore size of 0.5 to 2 ⁇ m proved to be favorable for diverting combustible regenerating gas, in particular hydrogen, from the catalyst space. Also temperature resistant microporous membranes
  • Alkaline earth silicates and / or aluminates, such as calcium-aluminum-silicon oxides have been well proven.
  • a commercially available motor vehicle catalyst has been used for experimental operation. This was sealed on one side with the membrane. Cross passages in the catalyst block facilitated lateral leakage of the regenerated gas.
  • baffle plate was arranged in the catalyst chamber on the outlet side, which produced an increased back pressure.
  • the regenerating gas is advantageously used as fuel and is fed into the intake channel of the combustion device in which a negative pressure prevails. In this way, the pressure gradient across the membrane is increased, which still promotes the diffusion of the regenerated gas.
  • a part of the energy content of the combustion gas is thus recovered from the catalyst in the form of chemical energy of the regenerated gas and fed to a use. Since the regenerating gas consists essentially of cold Wassersto f, it does not reduce the charge when the regenerating gas
  • Combustion device is an internal combustion engine; It also promotes the combustion process by its easy flammability and high flammability.
  • the internal combustion engine may be operated without modification with an upstream charging compressor and a muffler subsequent to the catalytic converter.
  • a well-known water mist or water vapor can be used in the suction pipe on the intake pipe, which is used for the combustion moderation.
  • the thus increased water vapor content in the combustion gas is advantageously split in the catalyst, so that further regenerated gas is formed.
  • water mist or water vapor is injected into the catalyst space to such an extent that the working temperature does not fall below 1000 ° C.
  • a shell of thermal insulation material reduces reactor heat loss.
  • Carrier plate are kept sealed pressed pressed.
  • the support plate is preferably made of a plurality of stainless steel plates, each stacked with the interposition of a mica seal and kept in total screwed between the Regeneratsammler and the catalyst wall with the interposition of seals in flanges.
  • FIGS. 1 to 5 Advantageous embodiments are shown in FIGS. 1 to 5.
  • Fig. 4 shows a plan view of a single membrane arrangement
  • Fig. 5 shows a side view of the membrane installation.
  • FIG. 1 schematically shows an arrangement of a regenerator 1 on a catalytic converter KAT of an internal combustion engine COMB or the like. , whose hot combustion exhaust gas VG is fed into the catalyst space. After the catalytic treatment, the low-emission exhaust gas AG leaves the catalyst space through a silencer SD, wherein it is dammed up on an output-side baffle Pl, so that there is an internal pressure pk during operation in the catalyst space.
  • the catalyst jacket is removed in a jacket section and replaced by a membrane MEM of microporous ceramic material.
  • a chamber On the side facing away from the catalyst, a chamber is designed as a regenerate collector, from which the regenerated gas RG is withdrawn.
  • the regenerated gas RG is preferably fed into the intake pipe AS of the internal combustion engine COMB into which the combustion air L is optionally introduced by a charging device LD.
  • the hydrocarbon fuel BS for example gasoline, diesel fuel or propane gas, is introduced in a known manner by an injector I into the combustion chambers, wherein a control device RV depending on a lambda Meßsondensignal S and the respectively required engine power, the respectively supplied amount of optimum fuel Determined atmospheric oxygen mixture, so that a low-emission combustion including the catalytic afterburning takes place.
  • the catalyst is coated with thermal insulation material WD to keep heat loss low.
  • cross bores Q are introduced, leading to the membrane side.
  • Glow plugs GK and / or a flame plug FK additionally supplied with fuel BS are introduced into the catalyst space for preheating.
  • the candles GK, FK, are connected for heating with an electrical voltage U, and the fuel BS is supplied controlled during the start-up phase via a valve BV.
  • the catalyst space is provided in the example on the inflow side with a baffle plate P2, which retains the pressure and the heat of reaction, especially during heating.
  • the regenerated gas RG is through the connection to the intake pipe AS under a negative pressure, the Regeneratdruck pr, so that the diffusion of Regeneratgases via a pressure drop from the overpressure pk to the negative pressure pr through the membrane MEM.
  • the cold Regeneratgas RG and thereby cooled membrane MEM also provide cooling of the membrane surround and the entire Regeneratsammlers RS.
  • the glow and flame candles GK, FK are thermally conductive connected to the membrane frame E or inserted into the membrane MEM itself, so that they are not damaged by the high operating temperature inside the catalyst KAT.
  • the combustion device COMB is metered on the input side into water mist or vapor D, which serves to modulate the combustion temperature and thus to reduce the NO x content according to DE 28 43 335 and additionally serves the catalyst KAT as the basis for regeneration.
  • steam D * is metered into the catalyst KAT directly or directly into the combustion gases VG upstream of the catalyst KAT.
  • Fig. 2 shows a section of the regenerator.
  • a frame R is welded to which a housing G is held with the Regeneratsammler RS.
  • the housing G has a thick-walled side DW, in which a glow plug GK is screwed.
  • the membrane MEM extends from her to the other housing walls in a sealing enclosure E, the membrane MEM of microporous ceramic.
  • the membrane MEM extends from her to the other housing walls in a sealing enclosure E, the membrane MEM of microporous ceramic.
  • the regeneration line RL leads to Regeneratsuiter or memory.
  • the membrane MEM is preferably supported by a perforated plate B and sealed sealed with a Randabschrägung MR.
  • Fig. 3 shows a catalyst KAT with the membrane MEM and flame candle FK and glow plugs GK partially open, shown in perspective.
  • the transverse bores Q which pass through the catalyst body, can be seen.
  • baffles Pl, P2 are shown, which are spaced apart with a narrow gap and provided with narrow openings the catalyst body on the input and output side complete.
  • the formation of the regenerated gas which is generally H 2 , already starts at 200 ° C, but a catalyst temperature of about 1000 ° C to 1200 ° C is conducive.
  • the usual in exhaust gas catalysts platinum metals, palladium o. The like., Can also be replaced by base metals, if they are applied with a suitable surface structure on the support.
  • the embossed structure can be made from the known Honeycombs may be formed of metal or ceramic. These offer a surface of eg 20000 sqm / 1.
  • a membrane of 100 x 150 x 30 mm 3 is adapted.
  • FIG. 4 shows the formation of a diffusion membrane from a plurality of individual membranes MEM1-MEM ⁇ , which are each designed as circular disks and are held in a metallic bushing 2.
  • the sockets 2 are pressed into a support plate 3 with a high pressure press and sealed so kept even at high temperature differences. Bolted holes can be seen on the edge.
  • Fig. 5 shows a side view of the assembly of the composite membrane
  • the support plate 3 is held between the flanged catalyst housing W and a flange of the Regeneratsammlers RS respectively with the insertion of a mica gasket 5,6 screwed.
  • the support plate 3 is sandwiched by sandwiching a sealing plate 4 between two stainless steel plates 30, 31.
  • the sealing plate 4 is preferably made of high temperature resistant mica material and, like the stainless steel plates 30, 31, closes around the sockets in a close fitting.

Abstract

Regenerator von Verbrennungsabgasen (VG) mit einem Abgaskatalysator (KAT), wobei der heiß betriebene Katalysator (KAT) an eine hochtemperaturfeste Diffusionsmembran (MEM) grenzt, die andererseits an einen Regeneratsammler (RS) grenzt, der unter einem niedrigeren Druck (pr) als einem jeweils herrschenden Katalysatorinnendruck (pk) gehalten ist und das so anfallende Regeneratgas (RG) einer dem Regenerator (1) vorgeschalteten Verbrennungsvorrichtung (COMB) als ein ergänzender Brennstoff zugeführt und/oder anderweitig chemisch­energetisch genutzt wird.

Description

Regenerator von Verbrennungsabgasen mit Katalysator
Die Erfindung betrifft einen Regenerator von Verbrennungsgasen mit: einem Abgaskatalysator.
Aus der DE 34 13 419 AI ist es bekannt, in einer Abgasrückführleitung einer Brennkraftmaschine einen beheizten Spaltkatalysator anzuordnen, so daß dessen Regeneratgas in dem Ansaugkanal ergänzend eingespeist wird.
Weάterhin ist aus der DE 100 19 007 AI eine Vorrichtung zur katalytischen Reformierung von Kraftstoff mit Wasser zu Wasserstoff bekannt, wobei der Wasserstoff mit Hilfe eines Katalysators gebildet wird und der entstandene Wasserstoff durch eine Membran von den übrigen Gasen getrennt wird. Hierbei dient Abgas einer Brennkraftmaschine zur Erwärmung des Reformerkatalysators, der der Wasserstoff eingangsseitig ergänzend eingespeist wird.
Weiterhin ist es bekannt, Verbrennungsabgase einer mit Luft und Kohlenwasserstoff-Brennstoff betriebenen Verbrennungsanlage, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, durch eine Katalysatorvorrichtung hindurchzuleiten, in der unverbrannter Kohlenwasserstoff-Brennstoff und VerbrennungsZwischenprodukte, wie Nox, schrittweise in schadstoffarme Abgasendprodukte, wie C02/ H20-Dampf und N2, durch eine katalytische Nachverbrennung überführt werden. Durch die Nachverbrennung tritt im Katalysator gewöhnlich im laufenden Betrieb eine Temperatur von ca. 1000 °C auf, und es herrscht in seinem Gehäuse gewöhnlich ein Druck von mehreren bar durch den Rückstau im anschließenden. Schalldämpfer. Die üblichen Katalysatoren bestehen aus einer engen großflächigen Lamellenträgerstruktur, die mit einem Platinmetall oder Metallgemisch als wirksames Katalysatormatejtrial dünn beschichtet ist. Für eine stöchio etrisch ausgewogene Zusammensetzung der Luft- und Brennstoffzufuhr sorgt eine Regelvorrichtung, der als Istsignal ein Meßwert einer Abgassonde zugeführt ist, die den Gehalt an Nox mißt. Die tnermische und chemische in dem Verbrennungsgas enthaltene Energie wird im Katalysator nutzlos als Wärme freigesetzt.
Es ist weiterhin bekannt, einen Teil der heißen Verbrennungsgase abzuzweigen und der Verbrennungsluft beizumischen, wodurch ein Teil der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Energie in dem folgenden Verbrennungsvorgang nutzbringend verwertet wird, jedoch führt die durch die noch heißen Verbrennungsgase höhere Ladetemperatur zu einer geringeren Aufladung eines Verbrennungsmotors und damit einer Erniedrigung der Maximalleistung und in vielen Fällen zu einer erhöhten Nox- Bildung, die eine unerwünschte Energieverschiebung aus dem Verbrennungsraum in den Katalysator mit sich bringt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die eingangs bezeichnete Vorrichtung zu vereinfachen und die in dem heißen Verbrennungsgas enthaltene Energie besser nutzbar: zu machen.
Die Lösung besteht darin, dass der heiß betriebene Katalysator an eine hochtemperaturfeste Diffusionsmembran grenzt, die andererseits an einen Regeneratsammler grenzt, der unter einem niedrigeren Druck als einem jeweils herrschenden Katalysatorinnendruck gehalten ist, und das so anfallende Regeneratorgas einer dem Regenerator vorgeschalteten Verbrennungsvorrichtung als ein ergänzender Brennstoff zugeführt und/oder anderweitig chemisch-energetisch genutzt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Als kostengünstige Diffusionsmembran hat sich mikroporöses offenporiges Aluminiumoxyd, das auch mit Zirkonoxyd verstärkt sein könnte, bewährt, wobei eine Porenweite von 0,5 bis 2 um sich als günstig erwies, brennbares Regeneratgas, insbesondere Wasserstoff, aus dem Katalysatorraum abzuleiten. Auch temperaturfeste mikroporöse Membranen aus
Erdalkalisilikaten und/oder -Aluminaten, wie Calcium-Aluminium- Siliziumoxyde haben sich gut bewährt.
Es hat sich gezeigt, dass das Regeneratgas bei niedriger Temperatur aus der Membran austritt und in der Membran ein Temperaturgefälle von 1000°C und mehr auftritt.
Vorzugsweise ist ein handelsüblicher Kraftfahrzeug-Katalysator zum Versuchsbetrieb genutzt worden. Dieser wurde an einer Seite mit der Membran abgedichtet besetzt. Querpässe im Katalysatorblock erleichterten ein seitliches Austreten des Regeneratgases .
Um ein möglichst hohes Druckgefälle über die Membran bereitzustellen, wurde im Katalysatorraum austxittsseitig ein Prallblech angeordnet, das einen erhöhten Staudruck erzeugte.
Zum schnelleren Anfahren des Katalysatorprozesses nach Betriebspausen sind elektrische Glühkerzen, wie aus Dieselmotoren bekannt, und ggf. eine elektrisch gezündete Flammkerze hilfreich, die in den Katalysatormantel eingesetzt sind und in den Katalysatorraum hineinragen. Sobald der Katalysator seine untere Betriebstemperatur von ca. 900 °C erreicht hat, wird die Hilfsheizung abgeschaltet. Die katalytische Verbrennung der NOx-Anteile sowie der Kohlenstoffanteile der Kohlenwasserstoffe, die sich im Verbrennungsgas befinden, hält dann die Betriebstemperatur aufrecht , die bis auf 1300 °C ansteigen kann .
Das Regeneratgas wird vorteilhaft als Brennstoff genut zt und dazu in den Ansaugkanal der Verbrennungsvorrichtung eingespeist , in dem ein Unterdruck herrscht . Auf diese Weise wird das Druckgefälle über die Membran noch erhöht, was die Diffusion des Regeneratgases noch fördert .
Ein Teil des Energiegehaltes des Verbrennungsgases wird somit aus dem Katalysator in Form von chemischer Energie des Regeneratgases zurückgewonnen und einer Nutzung zugeführt . Da das Regeneratgas im wesentlichen aus kaltem Wassersto f besteht , verringert es die Aufladung nicht, wenn die
Verbrennungsvorrichtung ein Verbrennungsmotor ist ; zudem fördert es den Verbrennungsvorgang durch seine leichte Entzündbarkeit und hohe Brennbarkeit .
Die Verbrennungskraftmaschine kann ohne Änderung mit einem vorgeschalteten Ladekompressor und einem Schalldämpferanschließend an den Katalysator betrieben werden . Auch läßt sich eine bekannte Wassernebel- oder Wasserdampf in j ektion am Ansaugrohr einsetzen, die der Verbrennungsmoderation dient . Der dadurch erhöhte Wasserdampfanteil im Verbrennungsgas wird vorteilhaft im Katalysator gespalten, so dass weiteres Regeneratgas entsteht . Alternativ wird Wassernebel oder Wasserdampf in einem solchen Maß in den Katalysatorraum inj iziert , dass die Arbeitstemperatur von 1000 °C nicht unterschritten wird. Eine Hülle aus Wärmedämmmaterial reduziert den Reaktorwärmeverlust . Trägerplatte abgedichtet eingepreßt gehalten sind. Die Trägerplatte besteht vorzugsweise aus mehreren Edelstahlplatten, die jeweils unter Zwischenlage einer Glimmerdichtung aufeinander gestapelt und insgesamt zwischen dem Regeneratsammler und der Katalysatorwandung unter Zwischenlage von Dichtungen in Flanschen verschraubt gehalten sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Fig. 1 bis 5 dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Regenerators,
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt mit einer Membran,
Fig. 3 zeigt einen modifizierten Katalysator,
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Einzelmembrananordnung
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht zum Membraneinbau.
Das Blockschaltbild Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung eines Regenerators 1 an einem Katalysator KAT eines Verbrennungsmotors COMB o. dgl . , dessen heißes Verbrennungsabgas VG in den Katalysatorraum eingespeist wird. Nach der katalytischen Aufbereitung verläßt das Schadstoffarme Abgas AG den Katalysatorraum durch einen Schalldämpfer SD, wobei es an einer ausgangsseitigen Prallplatte Pl aufgestaut wird, so dass im Betrieb im Katalysatorraum ein Innendruck pk herrscht.
Der Katalysatormantel ist in einem Mantelabschnitt entfernt und durch eine Membran MEM aus mikroporösem Keramikmaterial ersetzt. Auf der vom Katalysator abgewandten Seite ist eine Kammer als Regeneratsammler ausgebildet, von der das Regeneratgas RG abgezogen wird.
Vorzugsweise wird das Regeneratgas RG in das Ansaugrohr AS der Verbrennungskraftmaschine COMB eingespeist, in das ggf. durch eine Ladevorrichtung LD die Verbrennungsluft L eingeführt wird. Der Kohlenwasserstoff-Brennstoff BS, z.B. Benzin, Dieselkraftstoff oder Propangas, wird in bekannter Weise durch einen Injektor I in die Brennräume eingebracht, wobei eine Regelvorrichtung RV abhängig von einem Lambda-Meßsondensignal S und der jeweils geforderten Motorleistung die jeweils zugeführte Menge des optimalen Kraftstoff-Luftsauerstoffgemisches bestimmt, so dass eine schadstoffarme Verbrennung inklusive der katalytischen Nachverbrennung erfolgt. Außen ist der Katalysator mit Wärmedämmmaterial WD umkleidet, um den Wärmeverlust gering zu halten. Im Katalysator-Lamellenblock sind Querbohrungen Q eingebracht, die zur Membranseite führen.
In den Katalysatorraum sind zum Vorheizen Glühkerzen GK und/oder eine zusätzlich mit Brennstoff BS gespeiste Flammkerze FK eingeführt. Die Kerzen GK, FK, sind zum Anheizen mit einer elektrischen Spannung U beschaltet, und der Brennstoff BS ist während der Anlaufphase über ein Ventil BV gesteuert zugeführt. Der Katalysatorraum ist im Beispiel auch zuströmseitig mit einer Prallplatte P2 versehen, die den Druck und die Reaktionswärme, insbesondere beim Anheizen, zurückhält.
Das Regeneratgas RG steht durch die Verbindung zum Ansaugrohr AS unter einem Unterdruck, dem Regeneratdruck pr, so dass die Diffusion des Regeneratgases über ein Druckgefälle vom Überdruck pk zum Unterdruck pr durch die Membran MEM erfolgt. Das kalte Regeneratgas RG und die dadurch abgekühlte Membran MEM sorgen auch für eine Kühlung der Membranumfassung und des ganzen Regeneratsammlers RS. Vorzugsweise sind die Glüh- und Flammkerzen GK, FK wärmeleitend mit dem Membranrahmen E verbunden oder in die Membran MEM selbst eingesetzt, so dass sie durch die hohe Betriebstemperatur im inneren des Katalysators KAT nicht beschädigt werden.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung wird der Verbrennungsvorrichtung COMB eingangsseitig dosiert Wassernebel oder -dampf D injiziert, der zur Moderation der Verbrennungstemperatur und damit zur Reduktion vom NOx-Anteil gemäß DE 28 43 335 dient und zusätzlich dem Katalysator KAT als Basis zur Regeneraterzeugung dient. Alternativ oder ergänzend wird in einer weiteren Ausführung dosiert Wasserdampf D* dem Katalysator KAT direkt oder unmittelbar den Verbrennungsgasen VG vor dem Katalysator KAT zugeführt. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Regenerators. Auf dem Katalysatormantel KAT ist ein Rahmen R aufgeschweißt, an dem ein Gehäuse G mit dem Regeneratsammler RS gehalten ist. Das Gehäuse G hat eine dickwandige Seite DW, in die eine Glühkerze GK eingeschraubt ist. Zudem erstreckt sich von ihr zu den übrigen Gehäusewänden in einer abdichtenden Einfassung E die Membran MEM aus mikroporöser Keramik. Es besteht also eine wärmeabführende Verbindung von der Glühkerze GK durch die Gehäusewand DW und die Einfassung E zur diffusionsgekühlten Membran MEM. Aus dem Sammelraum RS führt die Regeneratleitung RL zum Regeneratverbraucher oder -Speicher. Die Membran MEM ist vorzugsweise durch ein Lochblech B abgestützt und mit einer Randabschrägung MR abgedichtet eingefaßt.
Fig. 3 zeigt einen Katalysator KAT mit der Membran MEM und Flammkerze FK sowie Glühkerzen GK teilweise geöffnet, perspektivisch dargestellt. Die Querbohrungen Q, die den Katalysatorkörper durchsetzen, sind zu sehen.
Ebenso sind die Prallbleche Pl, P2 dargestellt, die mit bis auf einen schmalen Spalt beabstandet und mit engen Durchbrüchen versehen den Katalysatorkörper ein- und ausgangsseitig abschließen.
Die Entstehung des Regeneratgases, das i.a. H2 ist, beginnt bereits bei 200°C, jedoch ist eine Katalysatortemperatur von ca. 1000°C bis 1200°C förderlich.
Die in Abgas-Katalysatoren üblichen Platinmetalle, Paladium o. dgl., lassen sich u.U. auch durch unedle Metalle ersetzen, wenn diese mit geeigneter Oberflächenstruktur auf dem Träger aufgebracht werden. Die Prägestruktur kann aus den bekannten Waben aus Metall oder Keramik gebildet sein. Diese bieten eine Oberfläche von z.B. 20000 qm/1.
Bei einem handelsüblichen KFZ-Katalysator ist eine Membran von 100 x 150 x 30 mm3 angepaßt.
Fig. 4 zeigt die Bildung einer Diffusionsmembran aus mehreren Einzelmembranen MEM1 - MEMβ, die jeweils als Kreisscheiben ausgebildet sind und in einer metallischen Buchse 2 gehalten sind.
Die Buchsen 2 sind in eine Trägerplatte 3 mit einer Hochdruckpresse eingedrückt und so abgedichtet auch bei hohen Temperaturdifferenzen gehalten. Randseitig sind Verschraubungsbohrungen zu sehen.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des Einbaus der zusammengesetzten Membran, deren Trägerplatte 3 zwischen dem mit einem Flansch versehenen Katalysatorgehäuse W und einem Flansch des Regeneratsammlers RS jeweils unter Einfügung einer Glimmerdichtung 5,6 verschraubt gehalten ist. Die Trägerplatte 3 ist sandwichartig geschichtet aufgebaut, indem zwischen zwei Edelstahlplatten 30, 31 eine Dichtungsplatte 4 eingefügt ist. Die Dichtungsplatte 4 besteht vorzugsweise aus hochtemperaturfestem Glimmermaterial und schließt wie die Edelstahlplatten 30, 31 um die Buchsen in enger Fassung ab.
Bezugszeichenliste
COMB Verbrennungs orrichtung
KAT Abgaskatalysator
L Luft
BS Brennstoff
I Injektor
LD Ladevorrichtung
AG Abgas
MEM Diffusionsmembran
RG Regeneratgas
RS Regeneratsammler
Q Querkanäle
Pl, P2 Prallbleche
VG Verbrennungsgase
AS Ansaugrohr
FK Flammkerze
BV Brennstoffventil
U el . Kerzenanschluß
GK Glühkerze
S Lambda-Sonde
RV Regelvorrichtung
1 Regenerator pr Regeneratdruck pk Katalysatorinnendruck
SD Schalldämpfer
WD Wärmedämmung
RL Regeneratleitung
R Rahmen
G Gehäuse
E Einfassung
DW Gehäusewandung
D, D* Dampf
B Lochblech
MR Randabschrägung
W K-Wandung
2 Buchse
3 Trägerplatte
30 Edelstahlplatten
31 Edelstahlplatten
4 Dichtungsplatte
5 Glimmerdichtung
6 Glimmerdichtung
MEM1 Einzelmembran
MEM2 Einzelmembran

Claims

Patentansprüche
1. Regenerator von Verbrennungsabgasen (VG) mit einem Abgaskatalysator (KAT) , dadurch gekennzeichnet, dass der heiß betriebene Katalysator (KAT) an eine hochtemperaturfeste Diffusionsmembran (MEM) grenzt, die andererseits an einen Regeneratsammler (RS) grenzt, der unter einem niedrigeren Druck (pr) als einem jeweils herrschenden Katalysatorinnendruck (pk) gehalten ist und das so anfallende Regeneratgas (RG) einer dem Regenerator (1) vorgeschalteten Verbrennungsvorrichtung (COMB) als ein ergänzender Brennstoff zugeführt und/oder anderweitig chemischenergetisch genutzt wird.
2. Regenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsmembran (MEM) aus einer hochtemperaturfesten mikroporösen offenporigen Keramik besteht.
3. Regenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (MEM) aus Erdalkali-Aluminaten und/oder Silikaten besteht.
4. Regenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (MEM) aus Aluminium- und/oder Zirkonoxid besteht .
5. Regenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (MEM) in einer passenden Einfassung (E) in einem Gehäuse (G) gehalten ist, das mit einem Rahmen (R) in eine Wandung (W) des Katalysators (KAT) angeschweißt ist.
6. Regenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (MEM) eine in Richtung des Druckgefälles (pk, pr) verjüngende Randabschrägung (R) aufweist.
7. Regenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (MEM) seitens des Regeneratsammlers (RG) mit einem Lochblech (B) abgestützt ist.
8. Regenerator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wandung (W) oder eine verdickte Wandung (DW) oder den Rahmen (R) mindestens eine elektrische Glühkerze (GK) und/oder eine brennstoffgespeiste Flammkerze (FK) zu einer Katalysatorheizung eingesetzt ist/sind.
9. Regenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (KAT) aus- und/oder eingangsseitig jeweils mit einem Prallblech (Pl, P2) bestückt ist.
10. Regenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (KAT) mindestens einen mit Katalysatormetall beschichteten Lamellenblock enthält, der mit Querkanälen (Q) durchsetzt ist, die nahe der Membran (MEM) enden.
11. Regenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (KAT) mit einer hochtemperaturfesten Wärmedämmung (WD) umschlossen ist.
12. Regenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsvorrichtung (COMB) mit Luft (L) und einem Kohlenwasserstoffbrennstoff (BS) über eine
Regelvorrichtung (RV) gespeist ist, die mittels einer Lambda- Sonde (S) eingangsseitg des Katalysators (KAT) verbunden ist.
13. Regenerator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsvorrichtung (COMB) oder dem Katalysator (KAT) direkt Wassernebel oder -dampf (D, D*) dosiert zugeführt wird.
14. Regenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsvorrichtung (COMB) eine Verbrennungskraftmaschine ist.
15. Regenerator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungskraftmaschine (COMB) eine Luftladevorrichtung (LD) vorgeschaltet ist.
16. Regenerator nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Katalysator (KAT) ein Schalldämpfer (SD) nachgeschaltet ist.
17. Regenerator nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeneratgas (RG) mit einer Regeneratleitung (RL) in eine Ansaugleitung (AS) der Verbrennungskraftmaschine (COMB) eingeleitet ist.
18. Regenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsmembran (MEM1 - MEM6) aus mehreren runden Einzelmembranen besteht, die jeweils in eine metallische, hochtemperaturfeste Buchse (2) eingefaßt sind und abgedichtet in eine Trägerplatte (3) eingesetzt sind.
19. Regenerator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (3) aus mindestens zwei Edelstahlplatten (30,31) mit jeweils zwischenliegenden Dichtungsplatten (4) besteht und die Buchsen (2) hochdruckverpreßt in der Trägerplatte (3) gehalten sind.
20. Regenerator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatten (4) aus einem Glimmerdichtmaterial bestehen und die Trägerplatte (3) mittels Glimmerdichtungen (5,6) zwischen einer Wandung (W) des Katalysators (KAT) und dem Regeneratsammler (RS) verschraubt gehalten ist.
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