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Dokumentenidentifikation DE19824204A1 09.12.1999
Titel Hausfeuerungsanlage
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Neufert, Ronald, Dr.rer.nat., 96247 Michelau, DE
DE-Anmeldedatum 29.05.1998
DE-Aktenzeichen 19824204
Offenlegungstag 09.12.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.12.1999
IPC-Hauptklasse F23J 15/00
IPC-Nebenklasse F24C 15/00   F23J 13/00   
Zusammenfassung Erfindungsgemäß sind im Kaminabzug (5) einer Hausfeuerungsanlage ein vom Abgas (20) durchströmbarer Katalysatorkörper (25, 62) zur Reduzierung eines im Abgas (20) enthaltenen Schadstoffes und ein vom Abgas (20) durchströmbares Gebläse (29) angeordnet, wobei das Gebläse (29) zum Ausgleich des durch den Katalysatorkörper (25, 62) verursachten Druckverlustes ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Katalysatortechnik zur Schadstoffminderung in einem Abgas (20) einfach und kostengünstig auch für Hausfeuerungsanlagen erschlossen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Hausfeuerungsanlage mit einer Brennkammer zur Verbrennung eines organischen Brennstoffs und mit einem an der Brennkammer angeschlossenen Kaminabzug zur Führung des Abgases, welche mit einer abgasseitigen Maßnahme zur Schadstoffverringerung ausgestattet ist.

Eine Hausfeuerungsanlage ist beispielsweise eine häusliche Öl- oder Gasheizung für die Warmwasseraufbereitung und/oder für die zentrale Wärmeversorgung. Ebenso ist eine Hausfeuerungsanlage aber auch ein offener Kamin oder ein Kamin- oder Kachelofen zur Holzverfeuerung in einem geschlossenen Gebäude oder Haus.

Bei der Verbrennung von organischen Brennstoffen entstehen in nicht unerheblichem Umfang Schadstoffe, insbesondere Stickoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe, aber auch polychlorierte Dibenzodioxine/Dibenzofurane, für welche im folgenden der Sammelbegriff "Dioxine" verwendet wird. Da die genannten Schadstoffe schädliche Auswirkungen auf die Umwelt haben (z. B. saurer Regen durch Stickoxide) und zum Teil toxisch wirken (Dioxine), existieren länderspezifisch strenge Grenzwerte für die erlaubten Emissionswerte.

Vor allem Großfeuerungsanlagen, wie beispielsweise ein Fossilkraftwerk, eine Müllverbrennungsanlage oder eine sonstige Industrieanlage, mit großer Abgasmenge wurden daher in der Vergangenheit mit geeigneten Maßnahmen ausgestattet, um die geforderten Grenzwerte einhalten zu können. Dabei sind zur Beseitigung der genannten Schadstoffe hauptsächlich spezifisch wirkende Katalysatoren bekannt, welche zur Kontaktierung mit dem Abgas in der Regel in Form eines durchströmbaren Katalysatorkörpers direkt in den Abgaskanal der Großfeuerungsanlage eingebaut werden. Mit dem Abgas durchströmen die Schadstoffe den Katalysatorkörper und werden an diesem zu unschädlichen Verbindungen umgesetzt.

Ein Beispiel für einen spezifisch wirkenden Katalysator ist der sogenannte DeNOx-Katalysator, welcher auch in Anwesenheit von Sauerstoff in der Lage ist, Stickoxide mittels eines Reduktionsmittels, wie z. B. Ammoniak, in Stickstoff umzusetzen. Dieses Verfahren ist als sogenanntes SCR-Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion bekannt. Als katalytisch aktives Material umfaßt der DeNOx-Katalysator hauptsächlich Titandioxid mit Beimengungen an Wolframtrioxid, Vanadiumpentoxid und/oder Molybdäntrioxid. Mit veränderter Konzentration der genannten Bestandteile ist der DeNOx-Katalysator auch für die Oxidation von Dioxinen und damit für deren Zersetzung katalytisch aktiv. Zur Oxidation von Kohlenmonoxid sowie von Kohlenwasserstoffen werden auch spezifische Katalysatoren auf Edelmetallbasis eingesetzt.

Auch in Automobilen werden inzwischen Katalysatoren zur Schadstoffverminderung im Abgas eingesetzt, um vorgegebene Schadstoffgrenzwerte einhalten zu können. Dabei ist vor allem der sogenannte Drei-Wege-Katalysator für den Einsatz im Abgas eines Otto-Motors bekannt. Der Drei-Wege-Katalysator auf der Basis von Platin mit Beimengungen an Rhodium setzt dabei Stickoxide in Anwesenheit von Kohlenmonoxid in Stickstoff und Kohlendioxid um. Voraussetzung hierfür ist jedoch ein vernachlässigbarer Sauerstoffgehalt im Abgas. Für die Beseitigung von Stickoxiden aus dem Abgas eines Dieselmotors oder eines Magermotors, welches einen Restsauerstoffgehalt aufweist, wird wiederum auf den DeNOx-Katalysator zurückgegriffen.

Die genannten Katalysatoren kommen hauptsächlich in Form eines platten- oder wabenförmigen Katalysatorkörpers zum Einsatz. Der plattenförmige Katalysatorkörper weist dabei eine Vielzahl von parallelen Platten mit jeweils katalytisch aktiver Beschichtung auf, wobei zwischen den einzelnen Platten die Strömungskanäle gebildet sind. Der wabenförmige Katalysatorkörper wird meist in Form eins Vollextrudats hergestellt und weist eine Vielzahl von parallelen Strömungskanälen auf.

Nach dem großflächigen Einsatz von schadstoffvermindernden Maßnahmen im Abgas von Großfeuerungsanlagen und in der Automobiltechnik nimmt nun die ökologische Bedeutung der Schadstoffemissionen von Hausfeuerungsanlagen zu. So ist zwar die jährliche Abgasmenge einer einzelnen Hausfeuerungsanlage im Vergleich zu einer Großfeuerungsanlage verschwindend gering. Jedoch ist im Hinblick auf die Anzahl der Hausfeuerungsanlagen insgesamt der Beitrag zur globalen Gesamtemission von Schadstoffen, ähnlich wie bei Kraftfahrzeugen, zu berücksichtigen.

So tragen Hausfeuerungsanlagen zu einem nicht unerheblichen Teil zur Gesamtemission von Stickoxiden, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und vor allem von Dioxinen bei. Gerade bei der offenen Verfeuerung von Holz ist das Abgas umso mehr durch Dioxine belastet, je subjektiv schöner dabei die Feuerung für den Betrachter ist.

Zur Schadstoffminderung im Abgas einer Hausfeuerungsanlage werden bislang jedoch gegebenenfalls lediglich primärseitige, d. h. feuerungsseitige Maßnahmen ergriffen, wie z. B. eine Absenkung der Verbrennungstemperatur, eine Regelung der Verbrennung oder dergleichen. Abgasseitige Maßnahmen sind bislang nicht bekannt. Primärseitige Maßnahmen reichen jedoch in absehbarer Zukunft für eine Hausfeuerungsanlage nicht mehr aus, damit diese den zukünftigen, strengeren Grenzwerten für Schadstoffemissionen genügt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hausfeuerungsanlage mit einer besonders einfachen und kostengünstigen abgasseitigen Maßnahme zur Schadstoffverringerung anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu sind bei einer Hausfeuerungsanlage mit einer Brennkammer zur Verbrennung eines organischen Brennstoffs und mit einem an der Brennkammer angeschlossenen Kaminabzug zur Führung des Abgases im Kaminabzug ein vom Abgas durchströmbarer Katalysatorkörper zur Reduzierung eines im Abgas enthaltenen Schadstoffes und ein vom Abgas durchströmbares Gebläse angeordnet. Dabei ist das Gebläse zum Ausgleich des durch den Katalysatorkörper verursachten Druckverlustes ausgebildet.

In der Regel wird zur Führung des Abgases einer Hausfeuerungsanlage in die Umwelt der häusliche Kamin verwendet, welcher als ein oben offener Kaminabzug ausgebildet ist. Das Abgas durchströmt diesen Kaminabzug allein aufgrund der gegenüber der Außenluft höheren Temperatur von unten nach oben. Hierfür muß am Fuß des Kaminabzugs eine Frischluftzufuhr vorgesehen sein. Jeder Fremdkörper in dem Kaminabzug oder eine Verringerung des Querschnitts in dem Kaminabzug führt zu einer Störung des natürlichen Abgasabzuges und zu einem Rückstau des Abgases in den Wohnraum, was zu vermeiden ist. Aus diesem Grund existieren Vorschriften hinsichtlich der Auslegung des Kaminabzuges, um einen derartigen Rückstau sicher zu vermeiden. Da in einem häuslichen Kaminabzug nur ein kleiner Abgasgegendruck tolerabel ist, wird der Einsatz eines Katalysatorkörpers in einem Kaminabzug einer Hausfeuerungsanlage bislang nicht in Erwägung gezogen. Ein derartiger Katalysatorkörper, beispielsweise in Platten- oder in Wabenform, verursacht nämlich einen nicht tolerablen Abgasgegendruck.

Durch den kombinierten Einsatz eines Katalysatorkörpers im Kaminabzug einer Hausfeuerungsanlage und eines vom Abgas durchströmbaren Gebläses, welches den Druckverlust am Katalysatorkörper zumindest kompensiert, wird auf überraschend einfache Weise die abgasseitige Katalysatortechnik zur Verringerung von Schadstoffen für eine Hausfeuerungsanlage erschlossen. Das Gebläse kann dabei so ausgelegt sein, daß es im Normalbetrieb den Druckverlust am Katalysatorkörper sogar überkompensiert. Auf diese Weise besteht ein gewisser Sicherheitsabstand. Dieser wirkt sich besonders günstig für den Fall aus, daß der Katalysatorkörper durch Staub- oder Rußablagerungen zugesetzt ist.

Vorteilhafterweise ist das Gebläse als ein Sauggebläse ausgebildet und im Kaminabzug dem Katalysatorkörper nachgeschaltet. Dies erlaubt eine einfache Handhabung. Zudem ist das Gebläse vor Einwirkung durch Schadstoffe geschützt, da diese bereits im vorgeschalteten Katalysatorkörper umgesetzt werden.

Zweckmäßigerweise ist im Kaminabzug ein Differenzdrucksensor derart angeordnet, daß der Druckabfall am Katalysatorkörper meßbar ist. Auf diese Weise können ein übermäßiger Druckabfall an dem Katalysatorkörper rechtzeitig erkannt und nachfolgende Maßnahmen, wie beispielsweise das Löschen der Verbrennung, der Austausch oder das Abreinigen eines verschmutzten Katalysatorkörpers, eingeleitet werden. Der Differenzdrucksensor kann auch an eine optische oder akustische Warneinrichtung angeschlossen sein, welche bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Sollwerts ein Warnsignal ausgibt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist dem Katalysatorkörper im Kaminabzug eine zum Ausblasen des Katalysatorkörpers ausgebildete Drucklufteindüsung vorgeschaltet. Diese wird bei Bedarf zugeschaltet und treibt durch Druckluft im Strömungskanal des Katalysatorkörpers eingelagerten Ruß oder sich absetzende Asche aus. Die Drucklufteindüsung kann dabei als ein sich über den Querschnitt des Kaminabzugs erstreckendes Eindüsegitter ausgebildet sein, wobei an dem Eindüsegitter eine Vielzahl von Düsen angeordnet ist. Auf diese Weise kann der gesamte Katalysatorkörper von lose sitzenden Teilchen befreit werden. Die Druckluft kann dabei mittels eines Kompressors separat erzeugt werden.

Auch kann die Drucklufteindüsung vorteilhafterweise über eine Steuerleitung an eine mit dem Differenzdrucksensor verbundene Kontrolleinheit angeschlossen sein. Die Kontrolleinheit überwacht dabei den Differenzdruck an dem Katalysatorkörper und schaltet bei Überschreiten eines vorgebbaren Sollwertes anhand des gemessenen Differenzdrucks automatisch die Drucklufteindüsung ein, bis der vorgegebene Sollwert wieder hergestellt ist. Auf diese Weise wird ein Rückstau des Abgases in einen Wohnraum sicher verhindert. Vor allem bei Feuerungen mit starker Ruß- oder Ascheentwicklung, wie z. B. bei eine Schweröl- oder Holzfeuerung, ist eine derartige Steuerung von Vorteil.

Da der Abbau eines Schadstoffes an einem geeigneten Katalysator innerhalb gewisser Grenzen mit zunehmender Temperatur effektiver wird und zudem eine katalysatorspezifische Mindesttemperatur für den Einsatz der katalytischen Reaktion notwendig ist, ist die Anordnung des Katalysators innerhalb des Kaminabzug im Bereich möglichst hoher Abgastemperatur besonders zweckmäßig. So arbeitet z. B. der DeNOx-Katalysator erst bei einer Temperatur oberhalb von 200°C effektiv. Eine derartige Abgastemperatur befindet sich bei einer Hausfeuerungsanlage in der Nähe der Brennkammer.

Um eine flexible Wahl des Ortes für den Katalysatorkörper zu ermöglichen, ist es von Vorteil, dem Katalysatorkörper im Kaminabzug eine Abgasheizung vorzuschalten. Die Abgasheizung kann dabei - wie die Hausfeuerungsanlage selbst - mit Öl oder mit Gas betrieben werden. Auch ist eine elektrische Heizvorrichtung, welche an die Stromversorgung des Gebäudes angeschlossen ist, vorstellbar. Die Heizvorrichtung selbst kann als eine Heizwendel oder als ein vom Abgas durchströmter Wärmetauscher ausgebildet sein. Auch kann Heißluft oder Heißdampf direkt in das Abgas eingespritzt werden.

Für den Abbau von Stickoxiden ist ein Katalysatorkörper von Vorteil, welcher als ein sogenannter DeNOx-Katalysator gemäß dem SCR-Verfahren in Anwesenheit von Restsauerstoff Stickoxide mittels eines Reduktionsmittels zu Stickstoff umsetzt. Der DeNOx-Katalysator weist dabei eine katalytisch aktive Oberfläche auf der Basis von Titandioxid auf. Zur Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas ist dann eine Reduktionsmitteleinbringung erforderlich. Diese kann aus einer oder mehreren, über den Querschnitt des Kaminabzugs verteilten Düsen aufgebaut sein, mittels derer das Reduktionsmittel in flüssiger Form in das Abgas eingebracht wird. Als ein Reduktionsmittel bietet sich dabei eine wäßrige Harnstofflösung an, welche keinerlei Gefahren für die Umwelt darstellt und sich daher besonders gut für die Lagerung in einem geschlossenen Wohngebäude eignet. Durch Hydrolyse - oder ggf. durch Pyrolyse - zerfällt der Harnstoff im Abgas in das eigentliche Reduktionsmittel, nämlich Ammoniak.

Als eine sichere Alternative für die Lagerung des Reduktionsmittels in einem abgeschlossenen Wohngebäude bietet sich die Aufbewahrung von Harnstoff in fester Form in einem Feststoffbehälter an. Der Harnstoff wird dann zum Gebrauch mittels einer Reduktionsmittelaufbereitung in einem Lösetank mit Wasser versetzt und dann als wäßrige Lösung in besagter Weise in das Abgas eingebracht. Der Lösetank kann dabei an die Hauswasserversorgung angeschlossen werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Brennkammer mit einem automatischen Brenner ausgestattet, welcher die Verbrennung steuert. Die Reduktionsmitteleinbringung ist mit der Kontrolleinheit steuerbar verbunden, welche über eine Signalleitung mit dem Brenner in Verbindung steht. Die Kontrolleinheit ist derart ausgelegt, daß sie die Einschaltzeiten des Brenners erkennt und nur bei eingeschaltetem Brenner die Reduktionsmitteleinbringung betätigt. Da auch moderne Brenner für eine Öl- oder eine Gasfeuerung nach dem Ein/Aus- Prinzip arbeiten, wird auf diese Weise eine sichere Dosierung des Reduktionsmittels erreicht. Die während der Einschaltzeit des Brenners pro Zeiteinheit in das Abgas einzubringende Menge an Reduktionsmittel wird spezifisch für die jeweilige Hausfeuerungsanlage ermittelt.

Hierzu kann beispielsweise einmalig bei der Installation bei eingeschaltetem Brenner mittels eines Schadstoffsensors die pro Zeiteinheit emittierte Menge an Schadstoff über eine Konzentrationsmessung bestimmt und in der Kontrolleinheit gespeichert werden. Da der Brenner stets unter gleichen Betriebsbedingungen arbeitet, bildet dieser Wert die Grundlage für die in Einschaltzeiten des Brenners pro Zeiteinheit zuzudosierende Menge an Reduktionsmittel. Der Wert kann dann bei Wartungsarbeiten der Anlage entsprechend korrigiert werden.

Da insbesondere auch Dioxine/Furane von einer Hausfeuerungsanlage emittiert werden können, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Katalysatorkörper für den Abbau von Dioxinen/Furanen katalytisch aktiv. Prinzipiell eignen sich hierfür alle für den Abbau von Dioxinen/Furanen bekannten Katalysatoren, solange sich daraus ein durchströmbarer Katalysatorkörper herstellen läßt. Insbesondere eignet sich für die katalytisch aktive Masse des Katalysatorkörpers eine Masse mit 80 bis 95 Gew.-% Titandioxid und einem Rest aus Wolframtrioxid, Vanadiumpentoxid und/oder Molybdäntrioxid.

Prinzipiell können in dem Kaminabzug auch mehrere Katalysatorkörper hintereinander geschaltet werden, um auf diese Weise in Kombination verschiedene Schadstoffe entfernen zu können.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in einem Gebäude eine Ölzentralheizung mit einem im Kaminabzug angeordneten DeNOx-Katalysator zum Abbau von Stickoxiden, und

Fig. 2 einen Kaminofen zur Holzfeuerung mit einem im Kaminabzug angeordneten Dioxin-Katalysator.

Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt schematisch in einem Gebäude 1 eine Ölzentralheizung 3 mit einem daran angeschlossenen Kaminabzug 5. Die Ölzentralheizung 3 dient vorrangig zur Heizung des Gebäudes 1 und weist für die Verbrennung eine Brennkammer 6 sowie einen steuerbaren Brenner 7 auf. Dem Brenner 7 wird über eine Ölleitung 8 aus einem Tank 10 Öl 11 als Brennstoff zugeführt. Für die Heizung des Gebäudes wird Wasser 13 in einem sich über der Brennkammer 6 befindlichen Wassertank 14 mittels Wärmekopplung erwärmt und über ein Kreislaufsystem 15 durch den Heizkörper 16 geleitet. Das Wasser 13 kann dabei aus der zentralen Wasserversorgung 17 entnommen werden. Die Ölzentralheizung 3 wird ebenfalls zur Erwärmung von Brauchwasser herangezogen, was jedoch zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Das Abgas 20, welches aus der Brennkammer 6 strömt, wird über den Kamineintritt 21 in den Kaminabzug 5 abgezogen. Da das Abgas einer modernen Ölzentralheizung relativ kalt ist, wird das Abgas 20 in dem Kaminabzug 5 über eine Abgasheizung 23 geleitet, um es auf eine für einen katalytischen Abbau von Stickoxiden günstige, höhere Temperatur zu erwärmen. Die Abgasheizung 23 ist als ein elektrisch betriebener Wärmetauscher ausgebildet. Der Abgasheizung 23 nachgeschaltet ist in dem Kaminabzug 5 ein wabenförmiger Katalysatorkörper 25, welcher sich über den gesamten Querschnitt des Kaminabzugs 5 erstreckt. Der Katalysatorkörper 25 ist als ein Vollextrudat aus einer katalytisch aktiven Masse der Zusammensetzung 80 bis 95 Gew.-% Titandioxid, 2 bis 10 Gew.-% Molybdäntrioxid und/oder Wolframtrioxid und weniger als 5 Gew.-% Vanadiumpentoxid ausgebildet und setzt Stickoxide des Abgases 20 auch unter Anwesenheit von Restsauerstoff mit einem geeigneten Reduktionsmittel nach dem SCR-Verfahren zu unschädlichem Stickstoff und Wasser um. Ein derartiger Katalysator oxidiert gleichzeitig im Abgas 20 vorhandene Dioxine zu unschädlichen Verbindungen. Für das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas 20 zwischen dem Katalysatorkörper 25 und der Abgasheizung 23 ist eine Reduktionsmitteleinbringung 27 in Form einer zentral im Kaminabzug 5 angeordneten Einspritzdüse vorgesehen.

Dem Katalysatorkörper 25 ist in dem Kaminabzug 5 ein elektrisches Sauggebläse 29 nachgeschaltet. Dieses Sauggebläse 29 kompensiert den durch den Katalysatorkörper 25 verursachten Druckverlust und verhindert damit sicher ein Rückströmen des Abgases 20 in die Brennkammer 6 und von dort in den Innenraum des Gebäudes 1. Das Sauggebläse 29 wird so einreguliert, daß am Kamineintritt 21 eine leichte Saugwirkung auftritt, ohne daß hierdurch die Verbrennung in der Brennkammer 6 negativ beeinflußt wird.

Als Reduktionsmittel zum Abbau der Stickoxide im Abgas 20 gemäß dem SCR-Verfahren wird Ammoniak verwendet. Hierzu wird eine wäßrige Harnstofflösung mittels der Reduktionsmitteleinbringung 27 in das Abgas 20 eingebracht. Durch Pyro- und Hydrolyse wird der Harnstoff in dem Abgas 20 in Ammoniak umgesetzt. Die wäßrige Harnstofflösung wird in einer Reduktionsmittelaufbereitung 30 durch Lösen des Feststoffes Harnstoff in Wasser 13 gewonnen. Hierzu weist die Reduktionsmittelaufbereitung 30 einen Feststoffbehälter 32 für festen Harnstoff und einen Lösetank 34 zur Lösung des Harnstoffs in Wasser 13 auf. Ferner ist in dem Lösetank 34 ein Rührwerk 35 zur Durchmischung der wäßrigen Harnstofflösung angeordnet. Der Lösetank 34 ist über einen steuerbaren Wasseranschluß 37 an die Wasserversorgung 17 des Gebäudes 1 angeschlossen. Zur Zuführung des festen Harnstoffes aus dem Feststoffbehälter 32 in den Lösetank 34 ist eine als Laufband ausgebildete Austragevorrichtung 38 vorgesehen. Die Dosierung des Harnstoffes erfolgt dabei über eine automatische Waageeinrichtung 40.

Die wäßrige Harnstofflösung wird der Einspritzdüse der Reduktionsmitteleinbringung 27 über eine Zuführleitung 42 mittels einer Pumpe 43 zugeleitet. Die Dosierung der pro Zeiteinheit in das Abgas 20 einzubringenden Menge an wäßriger Harnstofflösung erfolgt über ein in der Zuführleitung 42 angeordnetes, steuerbares Ventil 45.

Die Einbringung, Dosierung und Aufbereitung der wäßrigen Harnstofflösung in das Abgas 20 sowie der Zustand des Katalysators 25 werden von einer Kontrolleinheit 47 überwacht. Als wesentlicher Steuerparameter für die Zudosierung der Harnstofflösung wird der Betriebszustand des Brenners 7 der Ölzentralheizung 3 herangezogen. Der Betriebszustand wird hierzu über einen elektronischen Datenausgang 48 des Brenners 7 von der Kontrolleinheit 47 erfaßt. Der Datenausgang 48 des Brenners 7 zeigt an, ob der Brenner 7 ein- oder ausgeschaltet ist. Über einen derartigen Datenausgang 48 verfügen alle modernen Brenner 7 mit elektronischer Zündung. Ist der Brenner 7 eingeschaltet, so wird pro Zeiteinheit eine vorgegebene Menge an wäßriger Harnstofflösung aufbereitet und mittels der Reduktionsmitteleinspritzung 27 in das Abgas 20 eingespritzt. Zur Aufbereitung ist hierzu die Kontrolleinheit 47 über die Steuerausgänge 49, 50 und 51 mit der automatischen Waageeinrichtung 40, mit dem steuerbaren Wasseranschluß 37 bzw. mit dem Rührwerk 35 verbunden. Über Steuerleitungen 52 und 53 ist die Kontrolleinheit 47 desweiteren mit der Pumpe 43 und dem steuerbaren Ventil 45 der Reduktionsmitteleinspritzung 27 verbunden. Die pro Zeiteinheit in das Abgas 20 einzubringende Menge an Reduktionsmittellösung wird anhand von Kontrollmessungen der von der Ölzentralheizung 3 während des Betriebs des Brenners 7 emittierten Schadstoffmengen bestimmt und in die Kontrolleinheit 7 implementiert. Dieser Wert kann z. B. bei der Abnahme der Heizungsanlage oder bei vorgeschriebenen Abgasuntersuchungen durch den Kaminkehrer oder den Heizungsinstallateur ermittelt und in die Kontrolleinheit eingegeben werden. Ist der Brenner 7 ausgeschaltet, so wird kein Reduktionsmittel eingespritzt.

Zusätzlich ist die Kontrolleinheit 7 über einen Steuerausgang 54 mit der Abgasheizung 23 verbunden. Über einen nicht dargestellten Temperatursensor wird die Temperatur des Abgases 20 überwacht und bei Bedarf die Abgasheizung 23 zugeschaltet, um das Abgas 20 auf eine für den katalytischen Abbau der Stickoxide mittels des Katalysators 25 erforderliche Temperatur von mehr als 200°C zu erwärmen.

Über einen Differenzdrucksensor 55 überwacht die Kontrolleinheit 7 den Druckabfall an dem Katalysator 25. Übersteigt der Druckabfall einen vorgegebenen Wert, so schaltet die Kontrolleinheit eine dem Katalysatorkörper vorgeschaltete Drucklufteindüsung 65 ein. Die Drucklufteindüsung 65 ist als ein sich über den Querschnitt des Kaminabzugs 5 erstreckendes Gitter ausgebildet, an dessen Knotenpunkten jeweils eine Druckluftdüse angeordnet ist. Der Einfachheit halber ist die Erzeugung der Druckluft mittels eines geeigneten Kompressors nicht dargestellt. Nach Einschalten strömt über die Druckluftdüsen Druckluft in den Kaminabzug 3. Durch die dabei entstehenden Turbulenzen werden Schmutz und Verunreinigungen von der Oberfläche des Katalysators 25 entfernt und teilweise durch diesen hindurchgeblasen. Die Verstopfungen sind beseitigt. Wird durch diese Maßnahme nicht die gewünschte Wirkung erzielt, so gibt die Kontrolleinheit 47 ein akustisches oder optisches Warnsignal aus, so daß der Betreiber erkennt, daß der Katalysator 25 abgereinigt werden muß. Das Warnsignal wird dabei zu so einem frühen Zeitpunkt angezeigt, daß keine Gefahr für ein vollständiges Verstopfen des Katalysators 25 und damit für ein Zurückströmen des Abgases 20 in die Brennkammer 6 besteht.

In Fig. 2 ist ein Kaminofen 56 zur Verfeuerung von Holz 75 als Brennstoff dargestellt. Ein derartiger Kaminofen 56 zeigt optisch sichtbar die Verbrennung an und wird sowohl zur häuslichen Wärmeerzeugung als auch zum Schaffen einer gemütlichen Atmosphäre im Inneren von Wohngebäuden eingesetzt. Der Kaminofen 56 ist über ein Ofenrohr 58 und einen Kamineintritt 21 an den Kaminabzug 5 eines hier nicht dargestellten Wohngebäudes angeschlossen. Das Abgas 20 verläßt demnach den Brennraum des Kaminofens 56 und strömt über den Kaminabzug 5 ins Freie ab.

Gerade bei optisch sichtbarer Verbrennung von Holz 75 wird die Verbrennung subjektiv dann am schönsten empfunden, wenn am meisten Schadstoffe, insbesondere Dioxine, freigesetzt werden. Zur Verminderung der Dioxine ist deshalb im Kaminabzug 5 ein Dioxin-Katalysator 62 angeordnet. Der Dioxin-Katalysator 62 ist als wabenförmiger Keramikkatalysator auf der Basis von Titandioxid mit Beimengungen an Molybdäntrioxid und Vanadinpentoxid ausgebildet. Die im Abgas vorhandenen Dioxine werden beim Durchströmen des Dioxin-Katalysators 62 mit dem im Abgas vorhandenen Restsauerstoff und Wasserdampf zu unschädlichen Verbindungen umgesetzt. Zum Ausgleich des Druckabfalls im Kaminabzug 5 aufgrund des Dioxin-Katalysators 62 ist nachgeschaltet ein Sauggebläse 29 angeordnet.

Der Druckabfall am Dioxin-Katalysator 62 wird mittels eines mit einer optischen Warneinrichtung 64 verbundenen Differenzdrucksensors 55 überwacht. Überschreitet der Druckabfall aufgrund einer Verstopfung der Kanäle des Dioxin-Katalysators 62 einen vorgegebenen Wert, so schaltet sich die optische Warneinrichtung 64 ein. Bevor das Abgas 20 aufgrund einer eingetretenen Verstopfung des Dioxin-Katalysators 62 über den Kaminofen 56 in das Innere des Wohngebäudes zurückströmt, können entsprechende Maßnahmen ergriffen werden.

Insbesondere ist in dem Kaminabzug 5 dem Dioxin-Katalysator 62 eine Drucklufteindüsung 65 vorgeschaltet. Schaltet sich die optische Warneinrichtung 64 ein, so kann die Drucklufteindüsung 65 mittels eines Auslöseknopfes 66 eingeschaltet werden. Die Drucklufteindüsung 65 ist als ein sich über den Querschnitt des Kaminabzugs 5 erstreckendes Gitter ausgebildet, an dessen Knotenpunkten jeweils eine Druckluftdüse angeordnet ist. Durch Betätigen des Auslöseknopfes 66 wird Druckluft erzeugt, welche über die Druckluftdüsen in den Kaminabzug 3 strömt. Durch die dabei entstehenden Turbulenzen werden Schmutz und Verunreinigungen von der Oberfläche des Dioxin-Katalysators 62 entfernt und teilweise durch diesen hindurchgeblasen, so daß Verstopfungen beseitigt sind.


Anspruch[de]
  1. 1. Hausfeuerungsanlage mit einer Brennkammer (6) zur Verbrennung eines organischen Brennstoffs und mit einem an der Brennkammer (6) angeschlossenen Kaminabzug (5) zur Führung des Abgases (20), dadurch gekennzeichnet, daß im Kaminabzug (5) ein vom Abgas (20) durchströmbarer Katalysatorkörper (25, 62) zur Reduzierung eines im Abgas (20) enthaltenen Schadstoffes und ein vom Abgas (20) durchströmbares Gebläse (29) angeordnet sind, wobei das Gebläse (29) zum Ausgleich des durch den Katalysatorkörper (25, 62) verursachten Druckverlustes ausgebildet ist.
  2. 2. Hausfeuerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse als ein Sauggebläse (29) ausgebildet und dem Katalysatorkörper (25, 62) im Kaminabzug (5) nachgeschaltet ist.
  3. 3. Hausfeuerungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kaminabzug (5) ein Differenzdrucksensor (55) derart angeordnet ist, daß der Druckabfall an dem Katalysatorkörper (25, 62) meßbar ist.
  4. 4. Hausfeuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Katalysatorkörper (25, 62) im Kaminabzug (5) eine zum Ausblasen des Katalysatorkörpers (25, 62) ausgebildete Drucklufteindüsung (65) vorgeschaltet ist.
  5. 5. Hausfeuerungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucklufteindüsung (65) über eine Steuerleitung an eine mit dem Differenzdrucksensor (55) verbundene Kontrolleinheit (47) angeschlossen ist.
  6. 6. Hausfeuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Katalysatorkörper (25, 62) im Kaminabzug (5) eine Abgasheizung (23) vorgeschaltet ist.
  7. 7. Hausfeuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorkörper (25, 62) zum Abbau von Stickoxiden nach dem SCR- Verfahren katalytisch aktiv ist, und daß im Kaminabzug (5) dem Katalysatorkörper (25, 62) eine Reduktionsmitteleinbringung (27) vorgeschaltet ist.
  8. 8. Hausfeuerungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Reduktionsmitteleinbringung (27) eine Reduktionsmittelaufbereitung (30) angeschlossen ist, welche einen Feststoffbehälter (32), insbesondere für Harnstoff, und einen damit verbundenen Lösetank (34) zur Lösung des Feststoffes in Wasser umfaßt, wobei der Lösetank (34) an die Hauswasserversorgung anschließbar ist.
  9. 9. Hausfeuerungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (6) ein automatischer Brenner (7) angeordnet ist, daß die Reduktionsmitteleinbringung (27) mit einer Kontrolleinheit (47) steuerbar verbunden ist, und daß die Kontrolleinheit (47) über eine Signalleitung mit dem Brenner (7) in Verbindung steht und derart ausgelegt ist, daß Einschaltzeiten des Brenners (7) erkannt werden und nur bei eingeschaltetem Brenner (7) die Reduktionsmitteleinbringung (27) betätigt wird.
  10. 10. Hausfeuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorkörper (25, 62) zum Abbau von Dioxinen/Furanen katalytisch aktiv ist.






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