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1. WO2011000685 - DEVICE FOR CLEANING EXHAUST GASES CONTAINING NOX

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

Vorrichtung zur Reinigung von NOx haltigen Abgasen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung eines NOx enthaltenden Abgasstroms.

Ein DeNoX System ist ein System zur Entstickung von Abgasen, das heisst zur Entfernung von nitrosen Gasen, das heisst Gasen mit der Summenformel NOx. x kann dabei insbesondere die Werte 1 oder 2 annehmen, das heisst NO, NO2 bedeuten, es sind auch nicht ganzzahlige Werte für x möglich, z.B. in einer Kombination als N2O3. Bei DeNoX Systemen mit SCR (selective catalytic reaction) Katalysatoren, wie sie z.B. in Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen oder aber auch Dieselmotoren, Verbrennungsanlagen oder Zementwerken eingesetzt oder geplant werden, muss Ammoniak (NH3) vor dem Katalysator ins Abgas dosiert werden. Im Katalysator, einem

sogenannter Reduktionskatalysator, werden NOx und NH3 zu Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umgesetzt.

Zur Bereitstellung des Ammoniaks werden zur Zeit hauptsächlich die beiden nachfolgenden Prinzipien angewendet.

Nach einem ersten vorbekannten Funktionsprinzip erfolgt die Verdampfung des Ammoniaks ausserhalb des Abgaskanals. Das erfordert ein separates Verdampfungssystem oder ein System zur Bereitstellung von gasförmigem Ammoniak und hat sicherheitstechnische Nachteile, da dies die Lagerung grosser Mengen von flüssigem Ammoniak bei sehr tiefer Temperatur und/oder grossem Druck erfordert, was ein beträchtliches Gefahrenpotential darstellt. Aus diesem Grund wird diese Lösung heute zunehmend in Frage gestellt . Alternativ kann Ammoniak auch als Wasser-Ammoniak Gemisch oder Wasser-Harnstoff Gemisch gelagert werden, was sicherheitstechnisch wesentlich unbedenklicher ist. Bei dieser Lösung ist aber die notwendige apparalive Installation sowie die benötigte Energie zur Verdampfung des Wasser-Ammoniak Gemisches respektive zur Verdampfung des Wasser-Harnstoff Gemischs und der anschliessenden Hydrolyse des Harnstoffes in Ammoniak sehr gross. Das macht diese Lösung wirtschaftlich weniger interessant

Alternativ kann ein Reaktionsmittel auch mittels einer im Inneren eines Sprührohrs angebrachten Blende oder Drossel in einer Abgasleitung verteilt werden, was in der DE19946901 gezeigt ist. Diese Blende oder Drossel soll einen ungleichmässigen Wandfiim vermeiden, welcher sich an der Innenseite des Sprührohrs bildet. Diese Lösung ist insofern nachteilig, als ein

Wärmeübergang auf das Reaktionsmittel nicht vorgesehen ist. Das

Reaktionsmittel verdampft daher nicht im Sprührohr, sondern die

Verdampfung erfolgt, wie nachfolgend beschrieben, durch den direkten Kontakt der Tröpfchen des Reaktionsmittels mit dem heissen Abgas,

Das Dokument US6449947 beschreibt eine Lösung, in welcher das aus einer Zuleitung austretende Reaktionsmittel im Abgasstrom verdampft wird. Das Reaktionsmittel wird in den Abgasstrom injiziert, dort verdampft und durch ein Turbulenzsieb intensiv mit dem Abgasstrom durchmischt. Das heisst die Verdampfung des Reaküonsmittels erfolgt durch Kontakt mit dem Abgas nach dem Austritt aus der Zuleitung, sodass flüssiges Reaktionsmittel in den Abgasstrom gelangt, also das Reaktionsmittel nicht bereits in der Zuleitung verdampft werden kann. Auch das Dokument US2006/0191254 beschreibt eine Lösung zur Einmischung von flüssigem Ammoniak, welches mit komprimierten Gas vermischt sein kann, in einen Abgasstrom.

In der Patentschrift US 7'090'810 B2 wird ein Verfahren zur Abgasreinigung bei Kraftwerken beschrieben, bei dem ein Teil des Abgasstroms abgezweigt wird. Dem abgezweigten Abgasstrom wird in einer separaten Kammer eine Harnstoff-Wasserlösung zugegeben, verdampft und durch Hydrolyse in Ammoniak und CO2 umgewandelt. Dieser Teilstrom des Abgases wird dann durch ein Gebläse und einen statischen Mischer wieder mit dem Hauptstrom vermischt. Durch die Lagerung des Ammoniaks in Form des wesentlich unproblematischeren Harnstoffs und der Umwandlung zu Ammoniak erst kurz vor der Verwendung lässt sich das Gefahrenpotential beträchtlich reduzieren, allerdings steigt der Druckverlust an, was einer Anwendung dieser Lösung insbesondere für Abgasströme mit grossem Volumen entgegensteht, weil der Energiebedarf zur Überwindung des Druckverlusts ein wesentlicher

Einflussfaktor wird, der einen Kostennachteil für diese Lösung zur Folge hat.

In dem Dokument WO2006/122581 wird ein Heizelement vorgesehen, um eine reaktive Flüssigkeit, welche von einer Einspritzdüse kommt, zu verdampfen. Oxidationsreaktionen sind die Quelle des reaktiven Verhaltens der reaktiven Flüssigkeit. Zusätzlich wird die Kammer der

Regeneriervorrichtung durch strömende Abgase erwärmt. Im Prinzip handelt es sich bei dieser Lösung um einen Teilstrom wie in der US 7'090'810 B2. Würde der die oxidierbare Flüssigkeit allein durch den Abgasstrom aufgeheizt werden, wäre ein sehr grosser Teilstrom erforderlich, um die erforderliche Energie zu deren Verdampfung bereitzustellen. Zusätzlich wäre ein Gebläse erforderlich, was den Platzbedarf für die Anlage und den Druckverlust dieser Lösung erhöhen würde. Es ist auch nicht ausgeschlossen, dass Tröpfchen in den Hauptstrom des Abgases gelangen.

Nach einem weiteren vorbekannten Funktionsprinzip erfolgt das Zerstäuben und danach Verdampfen eines Wasser - Ammoniak - Gemisches direkt im Abgaskanal. Diese Lösung ist bezüglich Sicherheit unproblematischer, da sich ein solches Gemisch relativ problemlos lagern lässt, erfordert aber eine Investition in sehr teure Zerstäubungsdüsen. Ein Beispiel für eine derartige Lösung ist in der EP 1956208 A angegeben. Die Zerstäubungsdüse kann als Einstoffdüse oder als Zweistoffdüse ausgebildet sein. Der Begriff Einstoffdüse wird speziell für Zerstäubungsdüsen verwendet, in welchen nur die zu zerstäubende Flüssigkeit durch die Düse gefördert wird. Bei Zweistoffdüsen wird zusätzlich zur zu zerstäubenden Flüssigkeit auch ein Treibgas in die Düse gefördert, wodurch die Zerstäubung verbessert werden kann, d.h.

insbesondere die Erzeugung sehr feiner Tropfen mit einer engen

Tropfengrössenverteilungund geringer Abhängigkeit vom

Flüssigkeitsdurchsatz ermöglicht wird. Allerdings ist eine

Kompressionsvorrichtung für die Komprimierung des Treibgases erforderlich. Diese Kompressionsvorrichtung hat einen hohen Bedarf an Energie, was insbesondere für grosse Abgasströme, wie sie beispielsweise in

Industrieanlagen und Kraftwerken auftreten, zu nicht wirtschaftlich

umsetzbaren Lösungen führt.

Ausserdem können Probleme mit Staub beladenen Abgasen entstehen, wenn der Staub durch noch nicht verdampfte Tropfen befeuchtet wird und sich an Wänden eines Filmverdampfers oder eines Katalysators oder an einem im Abgasstrom vor dem Katalysator angeordneten statischen Mischer als Verunreinigung anlagert. Bei einem Gasdruck von beispielsweise 6-8 bar erzeugen derartige Zweistoffdüsen typischerweise

Tropfengrössenverteilungen mit einem Sauterdurchmesser von 20 - 50 μm, aber einzelnen grossen Tropfen von bis zu 120 μm. Wegen der vorgängig beschriebenen Verunreinigung durch den sich an den Wänden anlagernden Staub muss dafür gesorgt werden, dass keine Tropfen in den Katalysator oder auf den Mischer gelangen können. Die Flugzeit der Tröpfchen vor dem Katalysator oder einer Mischvorrichtung muss ausreichend sein damit eine vollständige Verdampfung dieser Tröpfchen gewährleistet ist und bedingt entsprechende grosse Baulänge der Abgaskanäle. In kleinen Kanälen, wie z.B. Abgasrohren von Kraftfahrzeugen, beträgt die Flugzeit der Tropfen bis zum Katalysator nur wenige Millisekunden, was nicht ausreichend ist, um grossere Tropfen während der Flugphase zu verdampfen. Aus diesem Grund müssen zumindest die grosseren Tropfen aus dem Abgas abgeschieden werden und in einem Flüssigkeitsfilm verdampfen. Hierzu wird in der EP 1956206 A ein Filmverdampfer vorgesehen. Bei Kraftfahrzeugen ist das oft zulässig, da vorgängig ein Partikelfilter den Staub aus dem Abgas entfernt und somit die Gefahr einer Verunreinigung nicht mehr gegeben ist.

In der Patentanmeldung WO 2004/079171 A1 wird ein kombinierter

Verdampfer und Verteiler, der aus porösen Rippen aufgebaut ist,

beschrieben. Harnstoff-Wasserlösung soll im Innern der porösen Struktur verteilt und verdampft werden. Die Verdampfungsenergie wird laut dieser Anmeldung über Wärmeieitung durch die Rippen aus der Strömung des heissen Abgases entzogen. Durch Öffnungen in den Rippen kann dann das gasförmige Ammoniak entweichen. Eine grosse Zahl derartiger Rippen ist notwendig, um der Strömung die für die Verdampfung notwendige Wärme zu entziehen. Die richtige Verteilung der flüssigen Harnstoff-Wasserlösung auf diese vielen Rippen ist technisch wegen der komplexen 2-Phasenströmung im Innern der Rippen schwierig zu realisieren. Es ist schwierig

sicherzustellen, dass aus den Öffnungen keine Flüssigkeit austreten kann.

Aus den an unterschiedlichen Positionen befindlichen Öffnungen in diesen Rippen können, je nach Position der Öffnung, sehr unterschiedliche

Volumenströme an verdampfter Lösung oder nur teilweise verdampfter Dampf-Flüssigkeitsmischungen austreten. Dadurch kann die erforderliche gleichmässige Vorverteilung des Ammoniaks über den Querschnitt des Kanals, in welchem der Verdampfer angeordnet ist, nicht garantiert werden.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur sicheren und vollständigen Verdampfung von Ammoniak sowie zu dessen gleichmässiger Verteilung über den Querschnitt des Kanals zu schaffen, die einen verminderten Energiebedarf, kurze Baulänge, beziehungsweise wenig Platzbedarf und die einen geringen Druckverlust im Abgaskanal aufweist. Gleichzeitig soll die Lösung sicherheitstechnisch zumindest ebenso unbedenklich sein, wie die Verwendung einer Zweistoffdüse.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, zu vermeiden, dass

Feststoffpartikel, wie Staub, in Berührung mit dem NH3 haltigen

Reaktionsmittel kommen.

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Reinigung eines NOx enthaltenden Abgasstroms umfasst einen geschlossenen Kanal welcher von einem NH3 haltigen Reaktionsrnittel durchströmbar ist, wobei der Kanal ein

Manteletement aufweist, welches den Kanal umgibt und eine Eintrittsöffnung zur Zufuhr von flüssigem, NH3 haltigem Reaktionsmittel und eine

Austrittsöffnung umfasst. Das Mantelelement ist von dem NOx enthaltenden Abgasstrom umströmbar, wobei an das Mantelelement ein Verteilelement zur Verteilung des NH3 haltigen Reaktionsmittels anschliessbar ist, sodass mittels des Verteilelements das NH3 haltige Reaktionsmittel in den Abgasstrom einbringbar und mit dem Abgasstrom vermischbar ist. Das Verteilelement weist eine oder mehrere Öffnungen auf, durch welche das NH3-haltige Reaktionsmittel als Gasphase in den Abgasstrom einleitbar ist. Das NH3 haltige Reaktionsmittel ist innerhalb des Mantelelements verdampfbar. Hierzu umfasst das Mantelelement ein wärmeübertragendes Element, sodass das Mantelelement mittels des Abgasstroms beheizbar ist.

Insbesondere kann das wärmeübertragende Element als Rippe oder als Rohr ausgebildet sein. Wenn das wärmeübertragende Element als Rohr

ausgebildet ist, kann es gleichzeitig die Funktion des Mantelelements übernehmen.

Ist das wärmeübertragende Element als Rohr ausgebildet, welches

gleichzeitig das Mantelelement ausbildet, ist eine sehr kompakte Vorrichtung erhältlich.

Stromabwärts des Verteilelements kann ein Mischer angeordnet sein, insbesondere ein statischer Mischer, um den Abgasstrom mit dem NH3 haltigen Reaktionsmittel zu mischen. Die Umwandlung von NOx mit NH3 zu N2 und H2O erfolgt in einem stromabwärts des Mischers angeordneten Katalysator. Vorzugsweise erstreckt sich der Katalysator über die gesamte Querschnittsfläche eines den Abgasstrom führenden Abgaskanal, sodass die oben beschriebene Umwandlung entlang einer möglichst kurzen Wegstrecke

des Katalysators erfolgen kann, somit die Länge des Katalysators gesehen in Strömungsrichtung des Abgasstroms möglichst klein sein kann.

Nach einer Variante kann das Mantelelement ein Reaktorelement zur

Umwandlung von Harnstoff in MH3 umfassen, insbesondere kann der

Harnstoff dem Reaktorelement in flüssiger Phase zugeführt werden.

Das NH3-haltige Reaktionsmittel nach einer der vorhergehenden Varianten verbleibt im Innenraum des Mantelelements und kann nur im Innenraum in flüssigem Zustand auftreten. Somit ist gewährleistet, dass keine Flüssigkeit in den Abgasstrom gelangt und sich auf der Innenfläche des Abgaskanals oder der im Abgaskanal befindlichen wärmeübertragenden Elemente ablagert. Aus diesem Grund werden Staubpartikel nicht auf der Innenfläche des

Abgaskanals, auf dem Mantelelement oder auf den wärmeübertragenden Elementen abgelagert. Somit kann eine Verunreinigung der Innenfläche des Abgaskanals, des Mantelelements, der wärmeübertragenden Elemente sowie auch allfälliger stromabwärts gelegener Einbauelemente, wie

beispielsweise des Verteilelements oder eines statischen Mischers

ausgeschlossen werden. Das NHs-haltige Reaktionsmittel tritt aus dem

Verteilelement über zumindest eine Öffnung aus. Da das NH3-haltige

Reaktionsmittel im Verteilelement in der Gasphase vorliegt, kommt es stromabwärts des Verteilelements zu einer Vermischung des NHs-haltigen Reaktionsmittels mit dem Abgasstrom ohne Ausbildung einer flüssigen

Phase. Somit können allfällige im Abgasstrom mitgerissene Staubpartikel nicht an einer mit einer Flüssigkeit benetzten Oberfläche anhaften, weil keine Flüssigkeit in den Abgasstrom gelangen kann.

Das Mantelelement kann strömungsumlenkende Einbauten enthalten, insbesondere kann das Mantelelement einen Metallschaum oder

Keramikschaum enthalten. Die Wärme, die dem Abgasstrom entzogen wurde, wird mittels Wärmeleitung im gesamten Schaum verteilt. Die

Strömungsumlenkenden Einbauten dienen der Umlagerung oder Umlenkung der Strömung des NH3-haltigen Reaktionsmittels. Durch die Umlagerung oder Umlenkung kommt es zur Ausbildung von Ablösungen und/oder Wirbeln, was eine Erhöhung des Wärmeübergangs zur Folge hat wodurch eine effiziente Erwärmung des NH3-haltigen Reaktionsmittel möglich wird. Die Kombination aus Wärmeübergang und Wärmeleitung ist für einen Metall- oder

Keramikschaum überraschenderweise viel höher als für

strömungsumlenkende Einbauten, wie sie beispielsweise für statische

Mischer gebräuchlich sind.

Insbesondere ist der Metall- oder Keramikschaum offenporig, sodass das gesamte Volumen, welches vom Metall- oder Kβramikschaum eingenommen wird, für den Wärmeübergang sowie die Umlenkung oder Umlagerung zur Verfüfung steht.

Das Mantelelement wie auch der Metall- oder Keramikschaum weisen vorteilhafterweise eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 15 W/m K, vorzugsweise mindestens 30 W/m K, besonders bevorzugt mindestens 60 W/m K auf, sodass der Wärmeübergang vom Abgasstrom auf das NH3-haltige Reaktionsmittel zusätzlich verbessert ist.

Das Mantelelement und/oder der Metallschaum kann eine katalytisch wirksame Oberfläche aufweisen, insbesondere wenn eine Variante

vorgesehen ist, in welcher eine Zersetzung von Harnstoff zur Erzeugung eines NH3-haltigen Reaktionsmittels vorgesehen ist.

Der Metallschaum kann Aluminium enthalten, insbesondere als eine

Aluminiumiegierung ausgebildet sein. Ein Metallschaum aus Aluminium kann einfach hergestellt werden und ist somit vergleichsweise kostengünstig zu beschaffen.

Der Keramikschaum kann beispielsweise als Siliziumkarbid - Keramik ausgeführt sein. Siliziumkarbid weist eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit, hohe Verschleissfestigkeit und gute Festigkeit auf und kann zu offenporigen Schaumstrukturen verarbeitet werden.

Das NH3 ballige Reaktionsmittel kann eine wässrige Ammoniaklösung umfassen. Die wässrige Ammoniaklösung wird im Bereich der Eintrittsöffnung in das Mantelelement eingetragen. Durch den Wärmeübergang verdampft das Wasser, sodass sowohl das entstehende NH3, als auch das verbleibende Wasser in der gasförmigen Phase vorliegen.

Der Abgasstrorn kann mindestens 12 m3/h, vorzugsweise mindestens 1000 m3/h, besonders bevorzugt mindestens 10000 m3/h betragen. Die

Eintrittstemperatur des Abgassiroms in den Kanal beträgt mindestens 150 ºC.

Der Kanal, in welchem der Abgasstrom strömt, kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die mindestens 0.0007 m2, vorzugsweise mindestens 0.05 m2, besonders bevorzugt mindestens 1 m2 beträgt.

Die Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele kann zur Reinigung eines NOx enthaltenden Abgasstroms aus einer

Industrieanlage, insbesondere einem Kraftwerk verwendet werden. Als weitere mögliche Verwendungen sind Entstickungsanlagen für Abgase aus Kraftwerken, für Abgase aus Dieselmotoren oder Abgase aus

Kehrichtsverbrennungsanlagen zu nennen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der

erfindungsgemässen Vorrichtung

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 zur Reinigung eines NOx

enthaltenden Abgasstroms 2 gemäss Fig. 1 umfasst einen geschlossenen Kanal 3, welcher von einem NH3 haltigen Reaktionsmittel 4 durchströmbar ist. Der Kanal ist in Fig. 1 teilweise aufgeschnitten, um die Einbauten sichtbar zu machen. Der Kanal weist ein Mantelelement 5 auf. welches den Kanal 3

umgibt und eine Eintrittsöffnung 8 zur Zufuhr von NH3 haltigem

Reaktionsmittel und eine Austrittsöffnung 7 umfasst. Die Austrittsöffnung 7 mündet in ein Verteilelement 8, Das Mantelelement 5 ist von dem NOx enthaltenden Abgasstrom 2 υmströmbar. An das Mantelelement 5 ist ein Verteilelement 8 zur Verteilung des NH3 haltigen Reaktionsmittels 4

anschliessbar, sodass mittels des Verteilelements das NH3 haltige

Reaktionsmittel 4 in den Abgasstrom 2 einbringbar und mit dem Abgasstrom 2 vermischbar ist. Das Verteilelement 8 weist einen hohlen Innenraum sowie eine oder mehrere Öffnungen 9 auf, durch welche das NH3-haltige

Reaktionsmittel 4 als Gasphase in den Abgasstrom 2 einleitbar ist. Das NH3 haltige Reaktionsmittel 4 ist innerhalb des Mantelelements verdampfbar, das heisst, das NH3 haltige Reaktionsmittel 4 verdampft im Innenraum des

Mantelelements 5. Hierzu umfasst das Mantelelement 5 ein

wärmeübertragendes Element 10, sodass das Mantelelement 5 mittels des Abgasstroms 2 beheizbar ist

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die einzelnen Elemente gleicher Funktion erhalten dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1. Fig. 2 zeigt einen Abgaskanal 14, welcher eine Vorrichtung 1 zur Reinigung eines NOx enthaltenden

Abgasstroms 2 enthält. Ein geschlossener Kanal 3, ist von einem NH3 haltigen Reaktionsmittel 4 durchströmbar. Dieser Kanal 3 ist als

serpentinenartig verlaufendes Rohr gezeigt. Selbstverständlich muss der Verlauf des geschlossenen Kanals 3 nicht serpentinenartig sein, er könnte beispielweise auch spiralförmig verlaufen, was hier nicht gezeigt ist. Der Verlauf des Rohres im Abgaskanal 14 ist dergestalt, dass die gesamte

Querschnittsfläche des Abgaskanals 14 zum Wärmeaustausch verwendbar ist.

Der Abgaskanal 14 ist in Fig. 2 teilweise aufgeschnitten, um die Einbauten sichtbar zu machen. Des weiteren ist der Kanal 3 an zwei Steilen geschnitten gezeigt um dessen Einbauten zu zeigen. Im Innenraum des Kanals 3 der als ein von einem Mantelelement 5 umgebener Hohlraum ausgebildet ist, kann

ein wärmeϋbertragendes Element angebracht sein, welches beispielsweise als Metall- oder Keramikschaum ausgebildet ist, Das wärmeübertragende Element kann aber auch Füllkörper oder eine Kombination verschiedener Einbauten umfassen. Die Einbauten können auch nur an einigen Abschnitten des Kanals vorgesehen werden.

Der Kanal hat eine Eintrittsöffnung 6 zur Zufuhr von NH3 haltigem

Reaktionsmittel und eine Austrittsöffnung 7. Die Austrittsöffnung 7 mündet in ein Verteilelemenl 8. In der vorliegenden Darstellung gehl das als Rohr ausgebildete Mantelelement direkt in ein Rohr über, weiches zum

Verteilelement 8 führt. Das Verteilelement 8 dient zur Verteilung des NH3 haltigen Reaktionsmittels 4, sodass mittels des Verteilelements das NH3 haltige Reaktionsmittel 4 in den Abgasstrom 2 einbringbar und mit dem Abgasstrom 2 vermischbar ist. Das Verteilelement 8 verzweigt in zumindest zwei Teilelemente 15, 16, 17 ,18, die einen hohlen Innenraum sowie eine oder mehrere Öffnungen 9 aufweisen, durch welche das NH3-haltige

Reaktionsmittel 4 als Gasphase in den Abgasstrom 2 einleitbar ist.

Das NH3 haltige Reaktionsmittel 4 ist innerhalb des Mantelelements verdampfbar, das heisst das NH3 haltige Reaktionsmittel 4 verdampft im Innenraum des Mantelelements 5. Hierzu umfasst das Mantelelement 5 ein wärmeübertragendes Element 10, sodass das Mantelelement 5 mittels des Abgasstroms 3 beheizbar ist, Insbesondere kann das wärmeübertragende Element 10 gemäss Fig. 1 oder Fig. 2 als Rippe 11 oder als Rohr 12 ausgebildet sein. In der Regel ist eine Mehrzahl von Rippen 11 vorgesehen, welche als plattenförmige Elemente ausgebildet sind. Vorzugsweise erstrecken sich die Platten in Strömungsrichtung des Abgasstroms 2, sodass der Abgasstrom 2 entlang der plattenförmigen Elemente vorbeistreicht.

Selbstverständlich sind die plattenförmigen Elemente nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein wärmeübertragendes Element. Alternativ oder in Ergänzung können rohrförmige Elemente, Verdickungen, scheibenförmige Elemente, stabartige Elemente, schaufeiförmige Elemente, Gitterstrukturen, Metallschäume und dergleichen vorgesehen sein. Selbstverständlich können diese Elemente in beliebiger Kombination zueinander angeordnet sein.

Der Abgasstrom weist eine höhere Temperatur als das wärmeübertragende Element 10 auf, sodass ein Wärmeübergang vom wärmeübertragenden Element 10 auf das NH3 haltige Reaktionsmittel 4 erfolgt. Wenn das wärmeübertragende Element 10 als Rohr 12 ausgebildet ist, übernimmt es gleichzeitig die Funktion des Mantelelements 5. Der Wärmeübergang erfolgt in diesem Fall vom Abgasstrom über die Rohrwand auf das NH3 haltige Reaktionsmittel 4. Dieser Wärmeübergang kann ausreichend sein, wenn die erforderliche Temperaturdifferenz zwischen dem Abgasstrom 2 und dem NH3 haltigen Reaktionsmittel 4 gross genug ist, oder der Volumenstrom 2 an NH3 haltigem Reaktionsmittel 4 so klein ist, dass die zur Verfügung stehende Wärmeübergangsfläche in jedem Fall ausreichend ist.

Zudem ist das Mantelelement 5 gemäss Fig. 1 oder Fig. 2 vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Material gefertigt, sodass der Wärmeübergang

verbessert werden kann. Das Mantelelement 5 weist eine thermische

Leitfähigkeit von mindestens 15 W/m K, vorzugsweise mindestens 30 W/m K, besonders bevorzugt mindestens 60 W/m K auf.

Wenn die Temperaturdifferenz zwischen Abgasstrom 2 und NH3 haltigem Reaktionsmittel 4 gering ist und/oder ein grosserer Anteil an NH3 haltigem Reaktionsmittel erforderlich ist, weil die Konzentration an NOx im Abgasstrom hoch ist, kann die von dem Mantelelement 5 allein bereitgestellte

Wärmeübergangsfläche nicht ausreichend sein, sodass die

wärmeübertragenden Elemente zumindest eine der oben genannten

Ausführungsformen annehmen können.

Stromabwärts des Verteilelements 8 kann nach jedem der gezeigten

Ausführungsbeispiele ein Mischer angeordnet sein, insbesondere ein statischer Mischer, um den Abgasstrom mit dem NH3 haltigen Reaktionsmittel zu mischen. Dieser Mischer ist zeichnerisch nicht dargestellt.

Gemäss einer Verfahrensvariante kann das NH3 haltigern Reaktionsmittel 4 durch Umwandlung von Harnstoff erhalten werden. Diese Reaktion könnte auch im Inneren des Mantelelements 5 ablaufen. Das Mantelelement kann hierzu ein nicht dargestelltes Reaktorelement zur Umwandlung von Harnstoff in NH3 umfassen, insbesondere kann der Harnstoff dem Reaktorelement in flüssiger Phase zugeführt werden. Die Zuführung des Harnstoffs kann beispielsweise mittels einer Vorrichtung, wie sie in EP 1956208 A gezeigt ist, erfolgen.

Das Mantelelement gemäss Fig. 1 oder 2 kann strömungsumlenkende und gut wärmeleitende Einbauten enthalten, die, als Metallschaum oder

Keramikschaum 13 ausgebildet sein können. Der Metall- oder

Keramikschaum 13 ist vorzugsweise offenporig, somit kann das NH3 haltige Reaktionsmittel 4 den Metallschaum gleichmässig durchströmen. Der Metall-oder Keramikschaum 13 kann insbesondere in wärmeleitender Verbindung mit dem Mantelelement stehen, sodass die Wärme des Abgasstroms über Wärmeleitung durch das Mantelelement 5 sowie durch den Metall- oder Keramikschaum 13 auf das NH3 haltige Reaktionsmittel 4 übertragen werden kann.

Der Abgasstrom 2 weist eine höhere Temperatur als das wärmeübertragende Element 10 auf, sodass ein Wärmeübergang vom wärmeübertragenden

Element 10 auf das NH3 haltige Reaktionsmittel 4 erfolgt. Gemäss Fig. 2 ist das wärmeübertragende Element 10 als Rohr 12 mit darauf angeordneten Rippen 11 ausgebildet und übernimmt es gleichzeitig die Funktion des Mantelelements 5. Der Wärmeübergang erfolgt in diesem Fall vom

Abgasstrom über die Rippen und die Rohrwand auf das NH3 haltige

Reaktionsmittel 4. Dieser Wärmeübergang kann ausreichend sein, wenn die erforderliche Temperaturdifferenz zwischen dem Abgasstrom 2 und dem NH3 haltigen Reaktionsmittel 4 gross genug ist, oder der Volumenstrom 2 an NH3 haltigem Reaktionsmittel 4 so klein ist, dass die zur Verfügung stehende Wärmeübergangsfläche in jedem Fall ausreichend ist.

In einem kleinen Abgaskanal mit 1 m2 Querschnitisfläche, einer

Abgastemperatur von 200 °C bei einer Geschwindigkeit des Abgasstroms von 8.2 m/s wurde ein erfindungsgemässes Verdampfersystem getestet und mit einem Verdampferrohr, das mit Einbauten nach dem Stand der Technik (EP 0 655 275 B1 ) bestückt war, verglichen. Das Massenstromverhältnis des zuzudosierenden Wasser-Ammoniak - Gemisches relativ zum Abgas war 0.3%. Das Wasser-Ammoniak-Gemisch hatte einen Ammoniakanteil von 20%. In diesem Fall konnte ein erfindungsgemässer Verdampfer mit einem Innendurchmesser von 30 mm und einer Länge des Verdampfers von 6 m realisiert werden. Im Gegensatz dazu hatte der vorbekannte Verdampfer, einen Innendurchmesser von 20 mm und eine Länge von 86 m. Der

Druckverlust im NH3-haltigen Reaktionsmittel ist im erfindungsgemässen Verdampfer deutlich geringer als im vorbekannten Verdampfer. Im letzten Teil des Verdampfers, wo das Reaktionsmittel schon weitgehend verdampft ist, werden im erfindungsgemässen Verdampfer Druckverluste von rund 1 bar/m erreicht, während im Verdampfer nach dem Stand der Technik 3 bar/m entstehen. Der erfindungsgemässe Verdampfer erzeugt im Abgasstrom einen Druckverlust von 0.22 mbar während der vorbekannte Verdampfer mit 2.4 mbar einen mehr als eine Grössenordnung höheren Druckverlust im Abgas bewirkt. Mit der Vorrichtung gemäss eines der erfindungsgemässen

Ausführungsbeispiele wird somit ein vergleichbarer Druckverlust wie in dem stromabwärts der Vorrichtung optional angeordneten statischen Mischer erzeugt.

Die Länge des Kanals 3 ist deutlich geringer als für eine Lösung gemäss des Standes der Technik. Zudem ist der durch den Kanal 3 erzeugte Druckverlust im Abgaskanal 14 aufgrund der geringeren Länge der erfindungsgemässen Vorrichtung überraschenderweise deutlich niedriger als bei der vorbekannten Lösung.