CN115769025A - 热废气净化设备 - Google Patents

Abstract

RNV设施包含热废气净化设备(10)，其包括热反应器(11)，所述热反应器具有至少一个再生器(14)和用于热净化待净化的废气的至少一个燃烧室(12)，通过所述再生器将待净化的废气输送到所述燃烧室(12)或者从所述燃烧室(12)排放经过净化的清洁气体，其中再生器(14)在其背离燃烧室的侧上设有或连接到预燃室(16)。为了更好地降低清洁气体中的污染物含量，废气净化设备还具有冲洗空气系统(40‑46)，所述冲洗空气系统在冲洗阶段期间将冲洗空气从冲洗空气源(40、30)以随时间变化和/或局部变化的方式引入所述预燃室(12)中，以便将空气从预燃室(16)和再生器(14)冲洗到燃烧室(12)中。

Description

热废气净化设备

技术领域

本发明涉及一种热废气净化设备，特别是一种具有再生式废气预热(RNV)的热二次燃烧设备或再生式热二次燃烧设备。

背景技术

RNV设施通常包含热反应器，用于再生式热氧化以清洁有机污染物(VOC，VolatileOrganic Compounds，挥发性有机化合物)和/或包含其他可热氧化污染物的废气(也称为排气或原料气)，以尽可能或每当需要时减少废气中的污染物含量，使得污染物含量不超过法律规定的极限值并且以这种方式净化的废气可以排放到大气中。在RNV设施中，热反应器不仅包含燃烧室，用于在例如约850℃的温度下氧化有机污染物，而且还包含再生器，该再生器可以由待净化的冷废气和经过净化的热废气(清洁气体)交替流过，将清洁气体在氧化时产生的热量暂时储存起来并重新用于预热待净化的废气。例如在DE 10 2015 205 516 A1和EP 1 312 861 B1中描述了这样的废气净化设备。

为了防止再生器及其预燃室(如果存在的话)在废气供应阶段或废气预热阶段之后——在废气供应阶段或废气预热阶段期间废气从废气管道输送到在开始输送废气之前已预热的再生器以进行预热——仍包含未净化的废气，所述废气在下一个或随后的清洁气体导出阶段——在清洁气体导出阶段期间来自燃烧室的清洁气体经由再生器导入清洁气体管道以储存热量——将再次污染来自燃烧室的清洁气体，已知在这两个运行阶段之间还中间连接了冲洗阶段，在该冲洗阶段中预燃室和再生器由清洁的冲洗空气流过，以将那里的剩余废气冲洗到燃烧室中。通过这种方式，可以进一步减少清洁气体中的污染物含量，因为经过净化的废气随后流过更清洁的再生器和更清洁的预燃室。为了能够执行这三个运行阶段，废气净化设备通常包含至少三个再生器或再生器区。例如在DE 10 2006 034 032 B4中公开了这样的冲洗系统。

传统的冲洗系统具有非常简单的结构并且通常仅包含用于将冲洗空气从冲洗空气源供应到再生器的冲洗空气鼓风机和用于对应于运行阶段打开或关闭冲洗空气供应管道的翻盖。为了在清洁气体中实现更低比例的污染物，可以在这种传统的冲洗系统中增大冲洗空气流和/或延长冲洗持续时间，然而这会导致更高的能量需求和/或导致再生器中蓄热物质的增大，因此在传统的废气净化设备中大多追求尽可能少的冲洗空气，从而通常只能有限地减少清洁气体中的污染物含量。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于热废气净化设备的改进的冲洗系统，利用该热废气净化设备可以更大强度地减少清洁气体中的污染物含量。

该任务通过独立权利要求的教导来解决。本发明的特别有利的设计和扩展是从属权利要求的主题。

所述热废气净化设备具有热反应器，所述热反应器具有至少一个再生器和用于热净化待净化的废气的至少一个燃烧室，通过所述再生器在一个运行阶段中将待净化的废气输送到所述燃烧室并且在另一个运行阶段中从所述燃烧室排放经过净化的清洁气体。根据本发明，热废气净化设备还具有冲洗空气系统，所述冲洗空气系统具有用于将所述热反应器与冲洗空气源(特别是在所述热反应器的外部)连接的冲洗空气管道并且被设计用于在冲洗阶段期间将冲洗空气(从冲洗空气管道)以随时间变化和/或局部变化的方式引入所述热反应器中，以便将空气、特别是被原料气污染的空气从所述再生器冲洗到所述燃烧室中，特别是直接冲洗到所述燃烧室中。

优选地，所述再生器在其背离所述燃烧室的侧上设置或连接有预燃室，根据运行阶段，通过所述预燃室将待净化的废气引入所述再生器中或将经过净化的清洁气体从所述再生器导出。在这种情况下，冲洗空气管道连接到该预燃室并且冲洗空气系统被设计用于在冲洗阶段期间以随时间变化和/或局部变化的方式将冲洗空气从冲洗空气管道引入到预燃室中，以便将空气、特别是被原料气污染的空气从预燃室和再生器冲洗到燃烧室中。在此背景下，预燃室特别地并且优选地理解为至少部分封闭的空间，该空间布置在至少一个再生器的背离燃烧室的侧上，以流体引导的方式与废气供应管道和清洁气体排放管道连接并且可以借助于流体控制元件(例如阀门、翻盖等)与这些管道分开。在本发明的范围中，预燃室还优选具有用于冲洗空气的至少一个入口。

在本发明的范围内，还可以想到其中再生器不设置有或不连接到这样的预燃室的实施方式。在这种情况下，冲洗空气管道与再生器连接，并且冲洗空气系统被设计用于在冲洗阶段期间以随时间变化和/或局部变化的方式将冲洗空气从冲洗空气管道引入再生器中，以便将空气、特别是被原料气污染的空气从再生器中冲洗到燃烧器中。

以随时间变化和/或局部变化的方式将冲洗空气引入热反应器(即引入再生器，或如果存在的话引入预燃室)在此应特别是理解为冲洗空气在冲洗阶段期间或在冲洗阶段的至少50％、至少40％、至少30％或至少20％的持续时间期间：

-以随时间变化的体积流量、质量流量和/或压力分布被引入或导入；和/或-以相对于预燃室或再生器随时间变化的注入或引入方向被引入或导入；和/或-相对于预燃室或再生器在空间上分布或间隔开地被引入或导入。

通过随时间变化和/或局部变化地将冲洗空气引入预燃室和/或再生器，可以更有效地将保留在再生器和预燃室(如果存在的话)中的废气冲洗到燃烧室中，从而可以降低清洁气体中的污染物比例。这种更有效的冲洗不需要增大再生器中的蓄热物质，并且这种更有效的冲洗最多需要稍高的能量需求。这特别是由于使用根据本发明的冲洗空气系统不需要使用剧烈增加的冲洗空气量来进一步减小清洁气体中的污染物比例。此外，将冲洗空气时间可变和/或局部可变地引入到预燃室或再生器中可以在许多实施方式中以简单且成本有效的方式实现。

除了冲洗空气系统之外，所述废气净化设备优选地还具有至少一个废气管道用于将待净化的废气输送到热反应器中(即输送到再生器中，或如果存在的话输送到预燃室中)，和至少一个清洁气体管道用于从热反应器(即从再生器，或如果存在的话从预燃室)排出经过净化的清洁气体，其中在所述至少一个废气管道中布置了用于打开或关闭废气管道的废气阀并且在所述至少一个清洁气体管道中布置了用于打开或关闭所述清洁气体管道的清洁气体阀。在用于将待净化的废气通过再生器输送到燃烧室的运行阶段(废气供应阶段)中，废气阀(以及因此废气管道)打开并且清洁气体阀(以及因此清洁气体管道)关闭。在用于通过再生器从燃烧室排出经过净化的清洁气体的其他运行阶段(清洁气体导出阶段)中，废气阀(以及因此废气管道)关闭并且清洁气体阀(以及因此清洁气体管道)打开。在用于将空气从再生器冲洗到燃烧室的冲洗阶段中，废气阀和清洁气体阀(以及因此废气管道和清洁气体管道)都关闭。在多个再生器或再生器区的情况下，如稍后解释的，这些运行阶段、管道和阀分别与各个再生器或再生器区相关。即，例如在多个再生器的情况下，它们分别可以用多个可能运行阶段之一单独运行，其中在处于冲洗阶段的再生器中，相关联的清洁气体管道和废气管道都关闭并且从相关联的冲洗空气管道引入冲洗空气处于运行中。

本发明基于以下发现：具有传统冲洗空气系统的传统废气净化设备中的冲洗效果也受到冲洗空气的不充分引入(这导致差的分布和混合效果)、受到具有再生器中的停滞区/死气区的倾斜构造(所述滞留区/死气区是冲洗空气无法到达或只能有限到达)并且受到不进行物料运输的静止废气涡流的限制。相反，根据本发明提出的随时间变化和/或局部变化地引入冲洗空气可以更好地将冲洗空气引入预燃室或再生器中，避免静止涡流并解除预燃室和/或再生器中的停滞区。例如，简单地通过以非静止方式引入冲洗空气可以避免静止涡流，即，不是用恒定体积流量和预给定的流动方向而是作为随时间强烈波动的或间歇性的空气流引入和/或在入口处局部分布到预燃室或再生器中。例如，可以通过以局部可变的方式引入冲洗空气以便也有针对性地将冲洗空气引入停滞区中，和/或通过以脉动方式引入冲洗空气以产生将停滞区中的废气置于运动的驱动射束来解除停滞区。例如，冲洗空气的引入和分布可以通过局部可变的引入来得到改善，其中冲洗空气在多个方向上例如通过喷嘴引入。

原则上，本发明可应用于任何类型的RNV设施。本发明特别是可以与借助于水平或垂直运行的提升阀、垂直或水平或倾斜布置的提升阀、摆动翻盖、覆盖设备或旋转阀设备进行空气控制的热反应器组合地应用。本发明还可应用于已经存在的RNV设施，因为不必修改热反应器，而只需添加根据本发明的冲洗空气系统。

根据本发明的废气净化设备的热反应器具有至少一个再生器。热反应器优选具有三个或更多个单独的再生器或一个带有三个或更多个单独的再生器区的再生器。在三个或更多个单独的再生器的情况下，优选地所有再生器都与公共燃烧室连接，并且优选地还分别设置有或连接到自己的预燃室，其中所有再生器的预燃室或所有再生器分别具有自己的冲洗空气分支管道用于与至冲洗空气源的公共冲洗空气供应管道连接，并且优选地还分别经由自己的废气分支管道和自己的清洁气体分支管道与公共废气供应管道或公共清洁气体排放管道连接。在带有三个或更多个单独的再生区的单个再生器的情况下，优选地所有再生区都与公共燃烧室连接，并且优选通过公共旋转阀进行废气、清洁气体和冲洗空气的空气控制，其中所述旋转阀分为用于废气、清洁气体和冲洗空气的不同区，它们与排气供应管道、清洁气体排放管道或冲洗空气供应管道耦合。所提及的热反应器的两种变体也可以选择性地彼此组合。本发明不限于特定类型的再生器或其储热器系统。

冲洗空气(也可称为冲洗气体)是尽可能清洁的空气/气体/气体混合物，并且例如可以是环境空气或新鲜空气(优选经过了过滤和/或预热)和/或包含从热反应器导出的清洁气体(例如，在经由再生器从清洁气体排放管道排放之后)的一部分。如果使用清洁气体作为冲洗空气，则清洁气体排放管道可以形成本发明意义上的冲洗空气源。

在本发明的一种设计中，所述冲洗空气系统在所述冲洗空气管道中具有至少一个组件，所述组件选自(i)一个或多个脉冲发生器，用于脉冲化从所述冲洗空气源引入所述预燃室或所述再生器的冲洗空气，和(ii)具有控制器的冲洗空气鼓风机，该控制器用于改变所述冲洗空气鼓风机的冲洗空气输送速率。利用这种设计，实现了冲洗空气以脉动式冲洗空气流的形式和/或以可变的冲洗空气流速可随时间变化地输送到热反应器，并因此还实现了将冲洗空气可随时间变化地引入到预燃室或再生器中。脉冲发生器例如可以直接用在冲洗空气管道中或通向冲洗空气管道的旁通管道中。冲洗空气鼓风机例如可以设置有旋转频率调节器(例如，借助于变频器)。在热反应器具有多个再生器的情况下，其中预燃室或再生器分别经由冲洗空气分支管道和公共冲洗空气供应管道连接到冲洗空气源，脉冲发生器可以设置在冲洗空气供应管道和/或冲洗空气分支管道中。

在本发明的一种设计中，所述冲洗空气系统在所述冲洗空气管道和所述热反应器之间具有冲洗空气引入设备，所述冲洗空气引入设备具有用于将冲洗空气从所述冲洗空气管道引入所述预燃室或所述再生器的至少一个入口以及用于改变通过所述至少一个入口引入的冲洗空气流的至少一个改变设备。在热反应器具有多个再生器的情况下，其中预燃室或再生器分别经由冲洗空气分支管道和公共冲洗空气供应管道连接到冲洗空气源，所述冲洗空气系统优选具有多个冲洗空气引入设备，它们分别设置在一个冲洗空气分支管道和相应的预燃室或相应的再生器之间。在热反应器具有带有多个再生器区的再生器的情况下，所述冲洗空气系统优选具有设置在所述冲洗空气供应管道和所述旋转阀之间的单个冲洗空气引入设备。

上述两种设计也可以选择性地相互组合。也就是说，根据本发明的废气净化设备的冲洗空气系统还可以具有在冲洗空气管道中的一个或多个脉冲发生器，以及在冲洗空气管道和一个或多个预燃室或一个或多个再生器之间的一个或多个冲洗空气引入设备，每个冲洗空气引入设备具有至少一个入口和至少一个改变设备。

在本发明的一种实施方式中，所述至少一个改变设备具有选自截止机构或开关装置以及节流元件和脉冲发生器的至少一个组件，以及用于操控所述至少一个组件以使得冲洗空气流速随时间变化的控制器。所述截止机构例如可以具有电磁阀、翻盖等，并且可以在冲洗阶段期间被多次打开和关闭。所述节流元件例如可以具有截止阀、翻盖等，所述截止阀/翻盖例如与升程调节器耦合。

在本发明的一种实施方式中，所述至少一个改变设备具有一个或多个干扰体，用于影响从所述至少一个入口流入所述预燃室或所述再生器的冲洗空气流。所述干扰体例如是下游干扰体，其位于所述预燃室或所述再生器内的入口的下游，或者是热反应器的对应构造的底部引导元件。此外，所述干扰体可以设计为相对于所述预燃室或所述再生器是静止的或动态的。作为动态设计，所述干扰体可以构造为例如移动的、可移动的，特别是可驱动式可移动的和/或可变的，和/或具有或包括至少一个移动式翼元件或引导元件。

在本发明的一种实施方式中，所述至少一个改变设备具有与所述至少一个入口连接的至少一个旋流喷嘴。利用旋流喷嘴可以改变冲洗空气的吹出方向。

在本发明的一种实施方式中，所述至少一个改变设备具有与所述至少一个入口连接的至少一个喷射器枪，所述喷射器枪具有多个开口，所述多个开口沿所述喷射器枪的纵向方向和周向方向不均匀地分布。优选地，所述喷射器枪在其轴向方向上从入口开始逐渐变细，以加强冲洗空气引入的局部变化。在该实施方式的实施变型中，所述喷射器枪被构造为单通道喷射器枪。在所述实施方式的另一种实施变型中，所述喷射器枪具有至少两个分开的喷射器通道，这些喷射器通道并排分布在喷射器枪的轴向方向上。在该第二变型中，所述改变设备优选地还具有通道调节器，用于时间上交替地或时间上仅部分重叠地向至少两个喷射器通道供应冲洗空气。所述通道调节器例如具有多路阀或流体开关。

在本发明的一种实施方式中，所述至少一个改变设备具有至少一个流体振荡器。

在本发明的一种实施方式中，所述冲洗空气引入设备具有多个入口，所述多个入口彼此间隔开和/或不同取向。在该实施方式中，所述至少一个改变设备优选地具有通道调节器，用于时间上交替地或时间上仅部分地重叠地向所述多个入口供应冲洗空气。所述通道调节器例如具有多路阀或流体开关。

上述具有改变设备的不同特征的实施方式还可以以任何方式简单地或多次地相互组合，以形成本发明的另外的实施方式。

本发明的主题还包括一种用于运行具有热反应器的热废气净化设备的方法，所述热反应器具有至少一个再生器和用于热净化待净化的废气的至少一个燃烧室，通过所述再生器在一个运行阶段将待净化的废气输送给所述燃烧室并且在另一个运行阶段从所述燃烧室排放经过净化的清洁气体。所述再生器优选地在其背离所述燃烧室的侧上设置或连接有预燃室，根据运行阶段，通过所述预燃室将待净化的废气导入所述再生器中并且将经过净化的清洁气体从所述再生器导出。该方法具有以下运行阶段：废气供应阶段，其中将待净化的废气引入预燃室或再生器中以产生通过再生器进入燃烧室的废气流；清洁气体导出阶段，其中从预燃室或再生器导出经过净化的清洁气体，以产生从燃烧器通过再生器的清洁气体流；以及冲洗阶段，其中将冲洗空气引入预燃室或再生器中，以产生冲洗空气流用于将空气从再生器并且如果存在的话也从预燃室冲洗到燃烧室中，特别是直接冲洗到燃烧室中，其中根据本发明，在冲洗阶段期间将冲洗空气以随时间变化和/或局部变化的方式(特别是从将热反应器与冲洗空气源、特别是热反应器外部的冲洗空气源连接的冲洗空气管道)引入热反应器中。

使用该方法可以获得与使用本发明的上述废气净化设备相同的优点。关于本发明的基本思想、术语定义和有利的设计，补充地参考上述关于本发明的废气净化设备的陈述，这些陈述也适用于本发明的方法。

根据热反应器的实施方式，三个运行阶段涉及所有再生器或所有再生器区，其中每个再生器或每个再生器区处于不同的运行阶段。

除了所述冲洗空气系统之外，所述废气净化设备优选地还具有至少一个废气管道，用于将待净化的废气输送到所述热反应器中(即输送到所述再生器或者如果存在的话输送到所述预燃室中)，和至少一个清洁气体管道，用于从所述热反应器(即所述从再生器或如果存在的话从所述预燃室)排出经过净化的清洁气体，其中在所述至少一个废气管道中布置了用于打开或关闭所述废气管道的废气阀并且在所述至少一个清洁气体管道中布置了用于打开或关闭所述清洁气体管道的清洁气体阀。在废气供应阶段中，废气阀(以及因此废气管道)打开并且清洁气体阀(以及因此清洁气体管道)关闭。在清洁气体导出阶段中，废气阀(以及因此废气管道)关闭并且清洁气体阀(以及因此清洁气体管道)打开。在冲洗阶段中，废气阀和清洁气体阀(以及因此废气管道和清洁气体管道)都关闭。在如上所解释的多个再生器或再生器区的情况下，这些运行阶段、管道和阀分别与各个再生器或再生器区相关。即，例如在多个再生器的情况下，它们分别可以用多个可能运行阶段之一单独运行，其中在处于冲洗阶段的再生器中相关联的清洁气体管道和废气管道都关闭，并且从相关联的冲洗空气管道引入冲洗空气。

在本发明的一种设计中，所述冲洗空气管道中的冲洗空气输送速率随时间变化，其方式是例如一个或多个脉冲发生器使来自冲洗空气源的冲洗空气脉动和/或操控冲洗空气鼓风机以改变其冲洗空气输送速率。

在本发明的一种设计中，从所述冲洗空气管道进入所述预燃室或所述再生器的冲洗空气的冲洗空气流速随时间变化。

在本发明的一种设计中，经由至少一个入口从冲洗空气管道引入所述热反应器的冲洗空气流进入和通过热反应器的方向和/或分布随时间变化。

在本发明的一种设计中，所述冲洗空气从所述冲洗空气管道经由多个入口引入所述预燃室或所述再生器，所述多个入口彼此间隔开和/或不同地取向。在这种情况下，优选地在时间上交替地或在时间上仅部分重叠地向所述多个入口供应冲洗空气。

该方法的上述设计也可以任意地相互组合为本发明的另外的设计。

附图说明

通过以下基于附图对优选的、非限制性的实施例的描述，将更好地理解本发明的上述和另外的特征和优点。在附图中主要示意性地：

图1示出了根据本发明实施例的热废气净化设备的结构原理的图示；

图2A示出了用于说明传统的带有水平运行的提升阀的废气净化设备的传统冲洗空气引入的剖视图；

图2B示出了用于说明用于具有水平运行的提升阀的废气净化设备的根据本发明第一实施例的冲洗空气导入的剖视图；

图3A示出了用于说明具有摆动翻盖的传统废气净化设备的传统冲洗空气导入的剖视图；

图3B示出了用于说明带有摆动翻盖的废气净化设备的根据本发明第一实施例的冲洗空气引入的剖视图；

图4A和4B示出了用于图2B或图3B的冲洗空气引入的脉冲发生器的两个实施变型；

图5示出了用于说明根据本发明第二实施例的第一实施变型的冲洗空气引入设备的剖视图；

图6示出了用于说明根据本发明第二实施例的第二实施变型的冲洗空气引入设备的剖视图；

图7示出了用于说明根据本发明第三实施例的冲洗空气引入设备的剖视图；

图8示出了用于说明根据本发明第四实施例的冲洗空气引入设备的剖视图；

图9示出了用于说明根据本发明第五实施例的第一实施变型的冲洗空气引入设备的剖视图；

图10示出了用于说明根据本发明第五实施例的第二实施变型的冲洗空气引入设备的剖视图；

图11示出了用于说明根据本发明第六实施例的冲洗空气引入设备的剖视图；以及

图12示出了用于说明可优选使用本发明的RNV设施的不同类型的空气控制器的原理图，其中在图2A、图2B、图3A、图3B和图5至图11中，上部的子图分别示出了再生器及其具有冲洗空气引入设备的预燃室在水平观察方向上的侧横截面图，并且下部的子图分别示出了具有冲洗空气引入设备的预燃室在垂直观察方向上的底部横截面图。

具体实施方式

在图1中示例性地示出了热废气净化设备的实施例的原理结构。

热废气净化设备10包含热反应器11，用于对废气(也称为排气或原料气)中的可燃污染物进行再生热氧化(RTO)。热反应器11具有燃烧室12，并且在该实施例中具有布置在燃烧室12下方的至少三个再生器14，每个再生器14包括填充有蓄热物质的蓄热物质室并通向燃烧室12中。在该实施例中，热反应器11还具有布置在再生器14下方的预燃室16。燃烧器18伸入热反应器11的燃烧室12中，经由气体供应装置19向燃烧器18输送燃料/燃烧气体19a和(燃烧)空气19b。燃烧器18用于燃烧待净化废气中包含的污染物(例如乙醇、乙酸乙酯、异丙醇、甲烷等)。燃烧室12中的温度在运行期间例如可以高达大约1000℃。

热反应器11的预燃室16到再生器14分别经由废气分支管道22连接到公共废气供应管道21。排气源20例如以排气收集和混合设备的形式向废气供应管道21馈入待净化的废气。在每个废气分支管道22中布置了废气阀23，以打开或关闭相应的废气分支管道22并因此根据运行阶段促使或阻止待净化的废气引入相应再生器14的预燃室。

此外，热反应器11的预燃室16至再生器14分别经由清洁气体分支管道31连接到清洁气体排放管道30。在燃烧室12中净化并在再生器14的蓄热室15中冷却的废气(清洁气体)通过清洁气体排放管道30导出到废气烟囱34，清洁气体经由该废气烟囱排放到环境中。在每个清洁气体分支管道31中还布置了清洁气体阀32，以打开或关闭相应清洁气体分支管道31并因此根据运行阶段实现或阻止经过净化的废气从相应再生器14的导出。

这种热反应器11的作用方式对于本领域技术人员来说原则上是已知的，因此不对此进行更详细的说明。除了已描述和在附图中示出的组件之外，图1中说明的废气净化设备10还特别是具有众多(调节)阀、传感器(特别是温度传感器)和空气输送单元，为简单起见已将它们省略。废气阀23和清洁气体阀32的定位和构造在本发明的范围内原则上是任意的并且可以由本领域技术人员自由选择。此外，替代地或附加地，主通风器可以用在清洁气体排出口30、31和/或废气输送口21、22。可选地，也可以省去预燃室16，在这种情况下，于是直接地进行进入/来自再生器14的空气控制。

如图1所示，热反应器11的燃烧室12还可以可选地设置有热气排放管道36，经由该热气排放管道36将通过热氧化净化的热废气(热气)引导从再生器14旁经过或在通过再生器14之前从燃烧室12引出并输送给能量回收装置。例如在DE 10 2015 205 516 A1中详细描述了这种能量回收装置。在这方面全文参考该出版物。

此外，废气净化设备10设置有冲洗空气系统40-46。热反应器11的预燃室16到再生器14分别经由冲洗空气分支管道42连接到(公共)冲洗空气供应管道41，该冲洗空气供应管道41本身连接到冲洗空气源40(在热反应器11外部)。冲洗空气供应管道41和冲洗空气分支管道42一起形成本发明意义上的冲洗空气管道。冲洗空气源40提供清洁气体，例如(经过过滤和/或预热的)环境空气或新鲜空气，可以将所述环境空气或新鲜空气供给到预燃室16以将空气(特别是剩余的未净化的废气)从预燃室16和相应的再生器14中冲洗到燃烧室12中。冲洗空气系统还在冲洗空气供应管道41中具有至少一个冲洗空气鼓风机43，用于将冲洗空气从冲洗空气源40输送到预燃室16。

如图1所示，冲洗空气系统也可以使用清洁气体的一部分作为冲洗空气。作为上述组件40、41、43、44的替代或补充，冲洗空气系统也可以为此目的具有另外的冲洗空气供应管道41'，冲洗空气分支管道42经由该另外的冲洗空气供应管道管道41'连接到清洁气体排放管道30(作为本发明意义上的冲洗空气源)，并且在另外的冲洗空气供应管道管道41'中设置有另外的冲洗空气鼓风机43'，用于将清洁气体作为冲洗空气输送到预燃室16。还可以想到设置分支管道(未示出)，清洁气体可以经由该分支管道从清洁气体排放管道30导出到冲洗空气源40中，以随后经由冲洗空气管道41、42供给到相应的预燃室。

该功能循环在图1中通过废气流50、清洁气体流51和冲洗空气流52表示。在图1的运行状态下，在左侧再生器14中废气阀23打开，清洁气体阀32关闭并且阻止冲洗空气引入(废气引入阶段的第一运行状态)，在中间再生器14中废气阀23和清洁气体阀32关闭并且运行冲洗空气引入(冲洗阶段的第二运行状态)，以及在右侧再生器14中废气阀23关闭，清洁气体阀32打开并且阻止冲洗空气引入(清洁气体导出阶段的第三运行状态)。因此，在热反应器11的这种运行状态下，待净化的废气由处于废气引入阶段的左侧再生器14预热，并被引入燃烧室12中(废气流50)，然后在燃烧室12中通过对可燃污染物进行氧化而得到净化，此后经过净化的废气由位于清洁气体导出阶段的右侧再生器14冷却并从热反应器11导出(清洁气体流51)并输送到废气烟囱34。清洁气体的一部分可以可选地被供给到冲洗空气源40(未示出)或者作为冲洗空气经由另外的冲洗空气供应管道41'被供给到预燃室16。此外在该运行状态下，冲洗空气也被引入处于冲洗阶段的中间再生器14中，以将在废气引入阶段之后在预燃室16和再生器14中剩余的未净化废气(直接)冲洗到燃烧室12中(冲洗空气流52)并在那里也进行净化，然后作为清洁气体从热反应器11中导出。在下一个功能循环中，左侧再生器14切换到冲洗阶段，在该冲洗阶段中用冲洗空气冲洗左侧再生器，经过净化的中间再生器14切换到清洁气体导出阶段，在该阶段中清洁气体流过该中间再生器，并且右侧再生器14切换到废气引入阶段，在该阶段中待净化的废气通过该右侧再生器导入燃烧室12中。

根据本发明的废气净化设备10的冲洗空气系统40-46被设计为使得来自冲洗空气源40的冲洗空气在冲洗阶段期间以随时间变化和/或局部可变的方式引入相应再生器14的相应预燃室16中。为此目的，该实施例中的冲洗空气系统(如图1所示)在再生器14的每个预燃室16上具有冲洗空气引入设备45，用于将冲洗空气特定地引入相应预燃室16中。替代地或附加地，冲洗空气系统也可以为此目的根据实施方式在冲洗空气供应管道41中具有至少一个脉冲发生器44。

参考图2和图3，现在将更详细地解释随时间变化地将冲洗空气引入再生器的预燃室中的冲洗空气系统的第一实施例，其中为了比较作用方式图2A和图3A分别说明了传统的冲洗空气系统，而图2B和图3B分别说明了本发明的冲洗空气系统。

图2A和图2B示出了热反应器11的实施变型，其借助于内部水平运行的提升阀作为废气阀23和清洁气体阀32进行空气控制。通过传统的简单冲洗空气引入，在冲洗空气入口60的区域中形成静止的空气涡流55，从而使得预燃室16的下部区域完全不被冲洗空气流过或仅非常差地流过，如图2A所示。通过在时间上不同地引入冲洗空气可以解除这些停滞区。在此尽管也产生了涡流，但它们不再在静止地保持在一个地方，而是穿过预燃室16并因此确保充分混合，如图2B所示。

图3A和图3B示出了热反应器11的实施例变型，其借助于外部摆动翻盖作为废气阀23和清洁气体阀32进行空气控制。在该变型中，待冲洗的体积明显更大，并且冲洗空气难以到达的角落区域更多，如图3A所示。然而，当产生时间上非静止的涡流时，这些涡流穿过预燃室16并且还到达难以进入的区域，如图3B所示。如图3B所示，在预燃室16的特别有问题的角落区域中可以附加地使用驱动射束喷嘴38。

实现图2B和图3B所示优点的随时间变化的冲洗空气引入可以例如通过在冲洗空气供应管道41中使用至少一个脉冲发生器44或在冲洗空气供应管道41'中使用脉冲发生器44'来实现。在一种实施变型中，脉冲发生器44、44'可以直接布置在冲洗空气供应管道41、41'中，如图4A所示。在另一实施变型中，脉冲发生器44、44'也可以布置在冲洗空气供应管道41、41'旁边的脉冲旁通管道46中，如图4B所示，由此冲洗空气流速的水平可以得到提高。

作为在冲洗空气供应管道中/旁边使用至少一个脉冲发生器44的补充或替代，随时间变化的冲洗空气引入也可以通过以下措施的一种或多种来实现：

-随时间改变由冲洗空气鼓风机43在冲洗空气供应管道41中产生的冲洗空气流速，例如通过改变冲洗空气鼓风机43的旋转频率，例如借助于变频器；

-通过冲洗空气引入设备45中的脉冲发生器44(作为本发明意义上的改变设备)随时间改变从冲洗空气管道41、42进入相应预燃室16的冲洗空气流速；

-在冲洗空气引入设备45中除了入口60之外还布置节流元件(例如调节阀、翻盖等)(作为本发明意义上的改变设备)并且例如通过升程调节随时间改变节流元件的开度水平；-在冲洗空气引入设备45中除了入口60之外还布置截止机构(例如电磁阀、翻盖等)(作为本发明意义上的改变设备)以及在冲洗阶段期间多次打开和关闭该截止机构。

在本发明的优选扩展中，使用外部控制信号来受控或受调节地调试和/或运行冲洗空气系统，特别是冲洗空气引入设备45中的冲洗空气鼓风机43或其变频器和/或节流元件和/或截止机构。所述控制信号优选用于以效率优化的方式、特别是能量优化的方式运行冲洗空气系统。从而冲洗空气系统的耗能元件或耗能组件可以仅在需要情况下和/或以有针对性的方式予以激活。

参考图5和图6，现在更详细地解释局部可变地将冲洗空气引入再生器的预燃室中的冲洗空气系统的第二实施例的两个实施变型。

在图5的第一实施变型中，冲洗空气引入设备45除了用于将冲洗空气引入再生器14的预燃室16中的入口60之外还包含预燃室16内的一个或多个下游干扰体61(作为本发明意义上的改变设备)，用于影响冲洗空气流动。干扰体61可以相对于预燃室16静止或者优选(部分)动态(例如移动的、可移动的，特别是可驱动地移动的和/或可变的和/或通过压力流或体积流引起的转子元件、移动的叶片或引导元件等)地设计或定位。借助于至少一个干扰体61，进入预燃室16中的冲洗空气分布可以适配于室几何形状。如果冲洗空气向预燃室16的引入附加地随时间变化地进行，则可以在预燃室16的横截面上实现不连续的冲洗空气供应。

在图6的第二实施变型中，冲洗空气引入设备45除了用于将冲洗空气引入再生器14的预燃室16中的入口60之外还包含干扰体62(作为本发明意义上的改变设备)，具有至少部分地构造为引导元件的预燃室16底部的形式或相应修改的预燃室16底部元件的形式。入口60可以在该变型中优选地设置有扁平喷嘴63。借助于这种作为干扰体的底部引导元件62，进入预燃室16中的冲洗空气分布也可以适配于室几何形状。如果将冲洗空气引入预燃室16中附加地随时间变化地进行，则可以在预燃室16的横截面上实现不连续的冲洗空气供应。

图7示出了局部可变地将冲洗空气引入再生器14的预燃室16中的冲洗空气系统的第三实施例。在该实施例中，冲洗空气引入设备45的入口60附加地设置有旋流喷嘴64(作为本发明意义上的改变设备)。类似于第二实施例中的干扰体61、62，旋流喷嘴64导致进入预燃室16的冲洗空气分布适配于室几何形状。优选地，在这种情况下将冲洗空气引入预燃室16中也可以随时间变化地进行。

图8示出了局部可变地将冲洗空气引入再生器14的预燃室16中的冲洗空气系统的第四实施例。在该实施例中，冲洗空气引入设备45具有多个，即两个或更多个入口，用于将冲洗空气引入到再生器14的预燃室16中。多个入口60在此在空间上彼此间隔开并且优选地也不同地取向。入口60在此可以设置有简单喷嘴、扁平喷嘴、旋流喷嘴等。优选地，在这种情况下冲洗空气引入也随时间变化地进行，其方式是交替地或至少仅部分时间重叠地向多个入口60供应冲洗空气。为此目的，在冲洗空气引入设备45中附加地设置通道调节器65，该通道调节器具有例如一个或多个多路阀、多路翻盖、流体开关等。优选的流体开关在此被构造为平的，从而它们可以安装在预燃室16的分隔壁中或上。

参照图9和图10，现在更详细地解释局部可变地将冲洗空气引入再生器的预燃室中的冲洗空气系统的第五实施例的两个实施变型。

在图9的第一实施变型中，冲洗空气引入装置45除了用于将冲洗空气引入再生器14的预燃室16中的入口60外还包含单通道喷射器枪66(作为本发明意义上的改变设备)。喷射器枪66具有大量开口，这些开口沿其纵向方向和沿其周向方向非均匀分布，使得冲洗空气分布进入整个预燃室16中并适配于室几何形状。喷射器枪优选地设计为从入口60开始在其轴向方向上逐渐变细，或者被构造为具有逐渐变细的轴向通道。同样在该实施例中，冲洗空气引入到预燃室16中也可以随时间变化地进行。

在图10的第二实施变型中，冲洗空气引入装置45除了用于将冲洗空气引入再生器14的预燃室16中的入口60之外还包含双通道喷射器枪67(作为本发明意义上的改变设备)，即喷射器枪67与图9的第一实施变型相比包含并排的两个(或更多个)单独的轴向喷射器通道。两个喷射器通道具有大量开口，这些开口沿其纵向方向和沿其周向方向不均匀地分布，使得冲洗空气分布可以进入到整个预燃室16中并且适配于室几何形状。两个喷射器通道优选地设计为从入口60开始在它们的轴向方向上逐渐变细。如图10所示，喷射器枪67的每个喷射器通道连接到自己的入口60，并且冲洗空气引入设备45优选地还包含通道调节器65，经由该通道调节器65交替地或至少仅部分时间重叠地向多个入口60和因此多个喷射器通道供应冲洗空气。通道调节器65具有例如——取决于喷射器通道的数量——一个或多个多路阀、多路翻盖、流体开关等。

图11示出了局部可变地和时间可变地将冲洗空气引入再生器14的预燃室16中的冲洗空气系统的第六实施例。在该实施例中，冲洗空气引入设备45设置有流体振荡器68(在本发明意义上的改变设备)。如果流体振荡器具有用于引入冲洗空气的多个振荡喷嘴，则这些喷嘴可以被构造为可选择性地切换(例如，使用上游多路阀或流体开关)和/或具有不同的喷嘴特性(例如，振荡特性、取向、流量等)。流体振荡器68可以导致预燃室16中的冲洗空气分布有效地适配于室几何形状。在该第六实施例的实施变型中，冲洗空气引入设备45还可以具有级联的多个流体振荡器。由于对引入其主室的冲洗空气射束的康达效应，流体振荡器导致冲洗空气的局部可变引入。

作为根据本发明的冲洗空气系统的另外的实施例，第一至第六实施例，包括它们的实施变型，可以以任意方式简单地或多重地彼此组合。特别地，随时间变化地引入冲洗空气的所有实施方式可以与局部变化地引入冲洗空气的所有实施方式组合。此外，通过入口60随时间变化地和/或局部变化地将冲洗空气引入再生器14的预燃室16中的所有实施方式也可以转用于图8中第四实施例的多个入口60中的所有或不同的入口60。在研究了本公开内容之后，本领域技术人员将毫无问题地发现在权利要求的范围内的废气净化设备的另外的实施例或冲洗空气系统的另外的实施例。

如已经提到的，根据本发明提出的冲洗空气系统可以应用于任何类型的RNV设施。图12示例性地示出了热反应器的三种类型的空气控制，本发明的冲洗空气系统可以有利地与所述空气控制组合。

子图12A说明了借助于用于废气阀23和清洁气体阀32的垂直取向、水平运行的提升阀来进行空气控制的原理。提升阀23、32打开/闭合相应的废气管道22或相应的清洁气体管道31至预燃室16的连接。这种具有水平运行的提升阀的空气控制系统例如在EP1312861B1中详细描述。冲洗空气引入设备45在水平方向或倾斜方向上直接连接到预燃室16。该空气控制系统对应于也在图2、图5-图11的实施例中示出的空气控制系统。在该空气控制系统中，热反应器包含三个或更多个配备有该空气控制系统的再生器14，以在再生器14上交替执行三个运行阶段。

子图12B说明了借助于用于废气阀23和清洁气体阀32的水平取向、垂直运行的提升阀来进行空气控制的原理。提升阀23、32打开/关闭相应的废气管道22或相应的清洁气体管道31至预燃室16的连接。冲洗空气引入设备45在水平方向或倾斜方向上直接连接到预燃室16。在该空气控制系统中，热反应器也包含三个或更多个配备有该空气控制系统的再生器14，以在再生器14上交替执行三个运行阶段。

子图12C说明了借助于旋转阀25进行空气控制的原理。旋转阀25具有阀壳251，废气供应管道21和清洁气体排放管道30连接至该阀壳，并且旋转滑块252布置在该阀壳中。冲洗空气引入设备45，特别是脉冲发生器44、44'，可以直接集成到旋转滑块252中或安装在旋转阀252上。旋转阀25的旋转滑块252具有单独的连通段并且围绕垂直轴旋转以经由所述连通段交替地将不同的空气管道21、30、41连接到再生器14中的不同区域。在这种空气控制系统中，热反应器仅包含一个配备有这种空气控制系统的再生器14，其中三个运行阶段在不同的再生器区中交替执行。

Claims (17)

1.一种热废气净化设备(10)，具有：

热反应器(11)，所述热反应器具有至少一个再生器(14)和用于热净化待净化的废气的至少一个燃烧室(12)，通过所述再生器(14)在一个运行阶段中将待净化的废气输送到所述燃烧室(12)并且在另一个运行阶段中从所述燃烧室(12)排放经过净化的清洁气体；以及

冲洗空气系统(40-46)，所述冲洗空气系统具有用于将所述热反应器(11)与冲洗空气源(40、30)连接的冲洗空气管道(41、41'、42)并且被设计用于在冲洗阶段期间将冲洗空气以随时间变化或局部变化的方式或以随时间变化和局部变化的方式引入所述热反应器(11)中，以便将空气从所述再生器(14)冲洗到所述燃烧室(12)中。

2.根据权利要求1所述的废气净化设备，其中，所述冲洗空气系统(40-46)在所述冲洗空气管道(41、41'、42)中具有至少一个组件，所述组件选自一个或多个脉冲发生器(44、44')，用于脉冲化从所述冲洗空气源(40、30)引入所述热反应器(11)的冲洗空气，以及具有带有控制器的冲洗空气鼓风机(43、43')，所述控制器用于改变所述冲洗空气鼓风机的冲洗空气输送速率。

3.根据权利要求1或2所述的废气净化设备，其中，所述冲洗空气系统(40-46)在所述冲洗空气管道(41、41'、42)和所述热反应器(11)之间具有冲洗空气引入设备(45)，所述冲洗空气引入设备具有用于将冲洗空气从所述冲洗空气管道(41、41'、42)引入所述热反应器(11)的至少一个入口(60)以及至少一个改变设备，用于改变通过所述至少一个入口(60)引入的冲洗空气流。

4.根据权利要求3所述的废气净化设备，其中，所述至少一个改变设备具有：选自截止机构以及节流元件和脉冲发生器的至少一个组件，以及用于操控所述至少一个组件以使得冲洗空气流速随时间变化的控制器。

5.根据权利要求3或4所述的废气净化设备，其中，所述至少一个改变设备具有一个或多个干扰体(61、62)，用于影响从所述至少一个入口(60)流入到所述热反应器(11)中的冲洗空气流。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的废气净化设备，其中，所述至少一个改变设备具有与所述至少一个入口(60)连接的至少一个旋流喷嘴(64)。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的废气净化设备，其中，所述至少一个改变设备具有与所述至少一个入口(60)连接的至少一个喷射器枪(66、67)，所述喷射器枪(66、67)具有多个开口，所述多个开口沿所述喷射器枪的纵向方向和周向方向不均匀地分布。

8.根据权利要求7所述的废气净化设备，其中，所述喷射器枪(67)具有至少两个分开的喷射器通道，所述喷射器通道并排分布在所述喷射器枪的轴向方向上，并且所述改变设备具有通道调节器(65)，用于时间上交替地或时间上仅部分重叠地向所述喷射器通道供应冲洗空气。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的废气净化设备，其中，所述至少一个改变设备具有至少一个流体振荡器(68)。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的废气净化设备，其中，所述冲洗空气引入设备(45)具有多个入口(60)，所述多个入口彼此间隔开或不同取向，或彼此间隔开且不同取向；以及

所述至少一个改变设备具有通道调节器(65)，用于时间上交替地或时间上仅部分地重叠地向所述多个入口(60)供应冲洗空气。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的废气净化设备，其中，所述废气净化设备(10)还具有至少一个废气管道(21、22)用于将待净化的废气输送到所述热反应器(11)中，和至少一个清洁气体管道(30、31)用于从所述热反应器(11)排出经过净化的清洁气体；以及

在所述至少一个废气管道(21、22)中布置了用于打开或关闭废气管道的废气阀(23)，并且在所述至少一个清洁气体管道(30、31)中布置了用于打开或关闭所述清洁气体管道的清洁气体阀(32)；

其中在用于将待净化的废气通过所述再生器(14)输送到所述燃烧室(12)的运行阶段中，所述废气阀(23)打开并且所述清洁气体阀(32)关闭，在用于通过所述再生器(14)从所述燃烧室(12)排出经过净化的清洁气体的另一运行阶段中，所述废气阀(23)关闭并且所述清洁气体阀(32)打开，以及在用于将空气从所述再生器(14)冲洗到所述燃烧室(12)的冲洗阶段中，所述废气阀(23)和所述清洁气体阀(32)都关闭。

12.一种用于运行具有热反应器(11)的热废气净化设备(10)的方法，所述热反应器具有至少一个再生器(14)和用于热净化待净化的废气的至少一个燃烧室(12)，通过所述再生器在一个运行阶段将待净化的废气输送给所述燃烧室(12)并且在另一运行阶段从所述燃烧室(12)排放经过净化的清洁气体，其中所述方法具有以下运行阶段：

废气供应阶段，其中将待净化的废气引入所述热反应器(11)中以产生通过所述再生器(14)进入所述燃烧室(12)的废气流(50)；

清洁气体导出阶段，其中从所述热反应器(11)导出经过净化的清洁气体，以产生从所述燃烧器(12)通过所述再生器(14)的清洁气体流(51)；以及

冲洗阶段，其中将冲洗空气从冲洗空气源(40、30)经由冲洗空气管道(41、41'、42)引入所述热反应器(11)中，以产生冲洗空气流(52)用于将空气从所述再生器(14)冲洗到所述燃烧室(12)中，

其中在所述冲洗阶段期间将所述冲洗空气以随时间变化或局部变化的方式或者以随时间变化和局部变化的方式引入所述热反应器(11)中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述冲洗空气管道(41、41'、42)中的冲洗空气输送速率随时间变化。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，从所述冲洗空气管道(41、41'、42)进入所述热反应器(11)的冲洗空气的冲洗空气流速随时间变化。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，经由至少一个入口(60)从所述冲洗空气管道(41、41'、42)引入所述热反应器(11)的冲洗空气流(52)进入和通过所述热反应器(11)的方向和/或分布随时间变化。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，将所述冲洗空气从所述冲洗空气管道(41、41'、42)经由多个入口(60)引入所述热反应器(11)，所述多个入口彼此间隔开或不同地取向或彼此间隔开且不同地取向；以及

在时间上交替地或在时间上仅部分重叠地向所述多个入口(60)供应冲洗空气。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，所述废气净化设备(10)还具有：至少一个废气管道(21、22)，用于将待净化的废气输送到所述热反应器(11)中，和至少一个清洁气体管道(30、31)，用于从所述热反应器(11)排出经过净化的清洁气体，其中在所述至少一个废气管道(21、22)中布置了用于打开或关闭所述废气管道的废气阀(23)并且在所述至少一个清洁气体管道(30、31)中布置了用于打开或关闭所述清洁气体管道的清洁气体阀(32)；以及

在所述废气供应阶段中，所述废气阀(23)打开并且所述清洁气体阀(32)关闭，

在所述清洁气体导出阶段中，所述废气阀(23)关闭并且所述清洁气体阀(32)打开，以及在所述冲洗阶段中，所述废气阀(23)和所述清洁气体阀(32)都关闭。

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