CN118236934A - 流体反应器装置及其操作方法、维护方法及安装方法 - Google Patents

流体反应器装置及其操作方法、维护方法及安装方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种流体反应器装置及其操作方法、维护方法及安装方法。流体反应器装置包括传热床，该传热床包括储热材料，该储热材料被配置成用于加热流经储热材料的流体，使得流体在流经储热材料时被加热并且反应。流体反应器装置还包括被配置为将储热材料加热至预定温度的热源。另外，流体反应器装置还包括布置在储热材料中的一个或更多个中空体。该一个或更多个中空体的相应内部能从传热床外部接近。热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中。

Description

流体反应器装置及其操作方法、维护方法及安装方法
技术领域
本公开涉及流体的反应过程。特别地，本公开的示例涉及(例如，再生的)流体反应器装置，特别地涉及(例如，再生的)流体净化装置、用于操作(例如，再生的)流体反应器装置的方法、用于维护(例如，再生的)流体反应器装置的方法以及用于安装(例如，再生的)流体反应器装置的方法。
背景技术
用于流体反应过程的常规系统(诸如热氧化系统)包括多达几个加热元件以加热热交换床中的储热材料。加热元件放置在热交换床中的中心位置。当填充热交换床时，当热交换床被半填充时，通常将加热元件放置在储热材料中。随后，剩余的储热材料被填充在该加热元件的顶上。
每次需要接近加热元件中的一个时，需要将储热材料的至少上半部从热交换床移除。例如，为了检查、维护或移除一个或多个加热元件，需要将储热材料的至少上半部分从热交换床移除。这需要付出大量的努力并且是耗时的。
因此，可能需要改进流体(诸如排气)的反应过程，特别是流体的净化。
发明内容
根据第一方面，本公开提供了一种(例如，再生的)流体反应器装置，特别是(例如，再生的)流体净化装置。该流体反应器装置包括传热床，该传热床包括储热材料，该储热材料被配置成加热流经储热材料的流体，使得流体在流经储热材料时被加热并且反应。流体反应器装置还包括热源，该热源被配置为将储热材料加热至适合于流体的热反应的预定温度。另外，该流体反应器装置包括布置在储热材料中的一个或更多个中空体。该一个或更多个中空体的相应内部能从传热床外部接近。热源的至少一部分被布置在一个或更多个中空体中。
该热源允许将储热材料初始加热至预定温度，并且在流体的反应过程过程中(如果需要的话)允许将储热材料加热至预定温度。中空体是内部(内部体积，内部)是中空或未填充的本体。此外，中空体是包括用于从外部进入内部的至少一个开口的本体。一个或更多个中空体嵌入传热床的储热材料中。一个或更多个中空体为传热床内的热源提供安装空间，该安装空间能从外部接近，特别是从传热床的外部接近(例如，经由传热床中的一个或更多个对应的开口)。该一个或更多个中空体表现一定的(预定义的)比热容并且优选地一定的(预定义的)传热和/或传递系数，该传热和/或传递系数可以是高的和/或可以类似于该储热材料的传热和/或传递系数，以能够从热源向围绕一个或更多个中空体的储热材料进行有效热传输。热源可以部分地布置在一个或更多个中空体中。即，在一些示例中，并非热源的所有零件/部件/元件都布置在一个或更多个中空体中。可替代地，热源可以被完全布置在一个或更多个中空体中。即，在一些示例中，热源的所有零件/部件/元件布置在一个或更多个中空体中。在这两种情况下，可以将一个或更多个供应线(诸如用于电能、燃料或传热介质的供应线)从外部引导至热源的在一个或更多个中空体中的至少一部分。
将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中以允许容易地接近热源以用于检查、维护等。特别地，将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中以允许接近热源，而无需从传热床移除储热材料。这不仅可以简化热源的检查、维护等，而且可以减少流体反应器装置的停机时间，因为储热材料不需要从传热床中移除。此外，将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中可以允许促进热源的安装。
根据本公开的示例，一个或更多个中空体可以(基本上)垂直于流体穿过储热材料/传热床的流动方向延伸。例如，流体穿过储热材料/传热床的流动方向可以(基本上)等于储热材料/传热床的厚度方向。换言之，一个或更多个中空体可以(基本上)垂直于储热材料/传热床的厚度方向延伸。例如，储热材料/传热床的厚度方向可以从传热床中用于流体/反应流体进入和/或离开的第一开口延伸到传热床中用于流体/反应流体进入和/或离开的第二开口。然而，应当注意的是，本公开不限于此。在其他示例中，一个或更多个中空体可以与流体穿过储热材料/传热床的流动方向和/或储热材料传热床的厚度方向成非零角度延伸。
此外，应当注意的是，一个或更多个中空体可以在储热材料/传热床的单个(即，排他地)平面中或在储热材料/传热床的多个不同平面(即，两个或更多个不同平面)中延伸。例如，在多个中空体的情况下，中空体的第一部分可以布置在第一平面内并且中空体的第二部分可以布置在第二平面内。第一平面和第二平面的空间延伸彼此不同。例如，第一平面和第二平面可以基本上平行于彼此，但是沿着储热材料/传热床的厚度方向彼此远离。例如，第一平面和第二平面可以在储热材料/传热床的中心平面周围布置(对称或不对称)。例如，中空体可以交替地布置在第一平面和第二平面中。平面的数量和布置模式可以基于各种标准(诸如流体的反应的期望(目标)类型、流体的特性、储热材料的特性等)来选择。
在本公开的一些示例中，热源的至少一部分能移除地布置在一个或更多个中空体中。换言之，热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中，使得该热源的至少一部分可被移除。也就是说，热源的至少一部分不是永久地固定到一个或更多个中空体。将热源的至少一部分能移除地布置在一个或更多个中空体中不仅允许容易地接近热源，而且允许容易地从流体反应器装置中移除热源以用于检查、维护等。特别地，热源或其部分可从流体反应器装置移除，而无需从传热床移除储热材料。
热源可以以不同方式实现。根据本发明的一些示例，热源为电加热器。例如，电加热器可以是以下中的一种：电阻加热器(例如，布置在一个或更多个中空体中的电线圈的网格)、电磁加热器(感应加热器)或电驱动辐射加热器(例如，红外(IR)发射器)。电加热器允许可控制地加热储热材料。此外，电加热器允许使用来自可再生能源的电力来将储热材料加热到预定温度。一个或更多个用于电能的供应线可以从传热床的外部提供(引导)至电加热器的在一个或更多个中空体中的至少一部分。在本公开的可替代的示例中，热源是燃烧加热器和热(热的)流体流中的一种。燃烧加热器是通过燃烧燃料(例如，天然气或氢气)来产生热量的加热器。燃烧加热器允许使用多种燃料能控制地产生热量。一个或更多个燃料供应线可以从传热床的外部提供(引导)至燃烧加热器的在一个或更多个中空体中的至少一部分。热(热的)流体(诸如热油)流为传热介质，该传热介质允许将热量从传热床的外部传递到传热床的内部，用于加热传热材料。用于热(热的)流体的一个或更多个供应线可以从传热床的外部提供(引导)至一个或更多个中空体。例如，热(热的)流体的储液器可以设置在传热床的外部，并且可以控制热流体流到一个或更多个本体的体积流量，以将储热材料加热到预定温度。例如，热(热的)流体可以用来自其他(例如近旁)工艺或装置(诸如产生流体输入到用于反应过程的流体反应器装置的工艺或装置)的废热(过量热)来加热，以提高效率。无论热源的具体类型如何，热源可包括布置在一个或更多个中空体中的单独中空体中的一个或更多个加热结构(元件、器件、装置)。一个或更多个加热结构可以被理解为热源的子结构(子元件、子装置)。
根据本公开的一些示例，该储热材料包括散装储热材料。在这些示例中，一个或更多个中空体是布置在散装储热材料中的一个或更多个管。散装储热材料是储热材料，其本质上是粉末状、颗粒状或块状的。换言之，散装储热材料(基本上)随机地装填在传热床中并且形成(基本上)不规则图案。管是中空细长物体，该管可以但不需要表现圆柱形截面。该管的壳体可以是连续的或穿孔的(例如，网状的)。提供一个或更多个中空体作为一个或更多个管以允许在散装储热材料中为热源的至少一部分提供安装空间。
在本公开的可替代的示例中，储热材料包括至少一个块状储热材料层，使得块状储热材料的至少一部分的凹部形成一个或更多个中空体。块状储热材料是被定形状为块的储热材料，即，该块状储热材料被定形状为表现出预定形状的紧凑固体形式(单元)，诸如蜂窝块。在块状储热材料中已经(无论如何)存在或专门形成的凹部允许为热源的至少一部分提供安装空间。特别地，块状储热材料可以按预定方式堆叠(装填)以对准一个或更多个块中的凹部，使得形成用于热源的至少一部分的一个或更多个中空体。由于储热材料的块状，凹部以及因此形成的一个或更多个中空体的定位和形状随时间保持不变(恒定)。因此，块状储热材料中的凹部可进一步允许直接将热源的至少一部分布置在凹部中，而无需任何进一步的保护措施(诸如用于维持凹部/一个或更多个中空体的形状的保护盖或形状稳定器件)。
根据本公开的一些示例，流体反应器装置进一步包括一个或更多个管，该一个或更多个管布置在形成一个或更多个中空体的至少一部分凹部中。热源的至少一部分布置在一个或更多个管中。一个或更多个管可以用于不同的目的。例如，一个或更多个管可以用作使热源的至少一部分免受流经用于反应过程的储热材料的流体影响的保护盖。替代地或附加地，一个或更多个管可允许便利的安装和/或移除，因为热源的至少一部分滑入管和/或从管中移出可比凹部本身更容易。在热源是热(热的)流体流的情况下，一个或更多个管允许将热(热的)流体流与流经用于反应过程的储热材料的流体分离。因此，可以避免两者的混合。应当注意的是，一个或更多个相应的管可布置在每个中空体中，至少一部分热源布置在每个中空体中。在其他示例中，可以仅在中空体的一部分中布置一个或更多个对应的管，在中空体中布置了至少一部分热源。也就是说，在其中布置了至少一部分热源的中空体中的一些中空体中，没有布置管，而在其他中空体中布置了一个或更多个相应的管。
在本公开的一些示例中，一个或更多个管中的至少一个(例如，全部)是由多件形成的。换言之，一个或更多个管中的至少一个不是一体形成的(即，不是形成为单件)。具有不同(通常标准化的)长度的管是可广泛获得的。在需要或期望表现出不同于市售标准长度的长度的一个或更多个管以将热源的至少一部分容纳在传热床中的情况下，组合几个标准长度的管段可以比生产或订购所需或期望长度的一个或更多个管更便宜。例如，该管段可以使用标准管连接件(联接件)进行组合。
根据本公开的一些示例，一个或更多个管中的至少一个(例如，全部)是一体形成的。换言之，一个或更多个管中的至少一个被形成为单件(即，不是通过联接或连接多个单独的件或元件来形成的)。一体形成的管可以以各种长度商购获得。此外，与由多件形成的管相比，一体形成的管可更稳定并表现出改善的流体密封性。
应当注意的是，在多个中空体的情况下，由多件形成的相应管可以用于中空体的第一部分，并且相应一体形成的管可以用于中空体的第二部分。此外，应当注意的是，由多件形成的管和一体形成的管可用于上述两种情况：(a)形成一个或更多个中空体的一个或更多个管；(b)一个或更多个管布置在凹部的形成一个或更多个中空体的至少一部分中。
在本公开的一些示例中，传热床包括围绕储热材料的隔热壁。在这些示例中，一个或更多个管被保持在隔热壁处或隔热壁中。换言之，隔热壁承载(支撑)一个或更多个管。例如，一个或更多个管可以通过相应的紧固结构(器件、装置)和/或通过将一个或更多个管插入隔热壁中而保持在隔热壁中或保持在隔热壁处。隔热壁可允许最小化传热床上方的热损失。此外，将一个或更多个管保持在隔热壁处或隔热壁中可允许维持一个或更多个管在传热床内的定位。
根据本公开的一些示例，一个或更多个管中的至少一个管的第一端保持在隔热壁的第一部分处或隔热壁的第一部分中。一个或更多个管中的至少一个管的第二端保持在隔热壁的第二部分处或隔热壁的第二部分中。第一端与第二端相对。换言之，一个或更多个管中的至少一个管保持在隔热壁的相对部分处或隔热壁的相对部分中，诸如隔热壁的相对侧壁。由于隔热壁承载一个或更多个管中的至少一个的两端，所以安全地维持至少一个管在传热床内的定位。此外，两端可通过隔热壁接近。例如，所有的一个或更多个管的相应的第一端和所有的一个或更多个管的相应的第二端可以保持在隔热壁处或隔热壁中。
在本公开的可替代的示例中，一个或更多个管中的至少一个管的第一端保持在所述隔热壁处或所述隔热壁中。一个或更多个管中的至少一个的第二端是未被保持在隔热壁处或隔热壁中的自由端。该第一端再次与第二端相对。仅承载一个或更多个管中的至少一个管的一端的隔热壁可以足以将该至少一个管保持在位。由于仅保持一端，所以可便于安装至少一个管。例如，一个或更多个管中的所有管的相应第一端可以保持在隔热壁处或隔热壁中，并且一个或更多个管中的所有管的相应第二端可以是未保持在隔热壁处或隔热壁中的自由端。
根据本公开的一些示例，一个或更多个中空体布置在传热床的中心平面中。如上所述，例如，储热材料/传热床的厚度方向可以从传热床中用于流体/反应流体进入和/或离开的第一开口延伸到传热床中用于流体/反应流体进入和/或离开的第二开口。因此，传热床沿厚度方向的延伸限定传热床的厚度。传热床的中心平面是垂直于储热材料/传热床的厚度方向并且因此垂直于流体穿过储热材料/传热床的流动方向延伸的平面。中心平面位于传热床厚度的(约)50％处，即在传热床的中心。在传热床的中心设置一个或更多个中空体，且因此设置热源的至少一部分，允许使流体在储热材料/传热床的内部(中心)区或区域中反应。内部区或区域(包括中心平面)可理解为传热床内的反应区或区域。然而，一个或更多个中空体不需要精确地放置在中心平面中。在可替代的示例中，一个或更多个中空体可以布置在传热床厚度的25％至75％(30％至70％、35％至65％、40％至60％或45％至55％)之间的区域中。即，一个或更多个中空体到中心平面的相应垂直距离为传热床厚度的25％(20％、15％、10％或5％)或更小。另一方面，一个或更多个中空体到第一开口和第二开口中最近的一个开口的相应垂直距离是传热床厚度的25％(30％、35％、40％或45％)或更多。换言之，一个或更多个中空体可以布置在中心平面周围/附近。例如，在多个中空体的情况下，中空体可以布置在传热床厚度的25％至75％之间的区域中的不同平面中(例如，可替代地)。
在本公开的一些示例中，一个或更多个开口形成在围绕储热材料的隔热壁中。一个或更多个中空体和/或布置在一个或更多个中空体的至少一部分中的一个或更多个管中的至少一个管延伸穿过该一个或更多个开口，使得该一个或更多个中空体和/或布置在一个或更多个中空体的至少一部分中的一个或更多个管中的至少一个管的内部是从传热床的外部能接近的。然而，一个或更多个中空体和/或一个或更多个管不需要延伸穿过一个或更多个开口到达传热床的外部。可以经由该一个或更多个开口接近该一个或更多个中空体和/或布置在一个或更多个中空体的至少一部分中的一个或更多个管中的至少一个管。例如，一个或更多个中空体和/或布置在一个或更多个中空体的至少一部分中的一个或更多个管中的至少一个管可以延伸到一个或更多个开口中或联接(连接)至隔热壁中的一个或更多个开口，使得相应中空体或管的内部能经由相应开口从传热床的外部接近。因此，一个或更多个管可以保持在隔热壁处或隔热壁中。
根据本公开的一些示例，一个或更多个开口是用绝热材料可逆地密封的。绝热材料是减少被绝热材料分隔开的两个体积之间的传热的材料。例如，密封一个或更多个开口的绝热材料减少了传热床内部和传热床外部之间的传热。因此，可避免或至少减少一个或更多个开口上的热损失。由于一个或更多个开口是用绝热材料可逆地密封的，可以移除绝热材料以用于维护工作等，使得中空体内热源的至少一部分可以容易地由维修技术人员经由一个或更多个开口接近。可替代地或另外地，该一个或更多个中空体的延伸穿过一个或更多个开口或经由该一个或更多个开口可接近的相应端部可以用绝热材料可逆地密封。与上述类似，可避免一个或更多个中空体的相应端部上的热损失，并且可确保易于接近以用于维护工作等。进一步替代地或另外地，布置在一个或更多个中空体的至少一部分中并且延伸穿过该一个或更多个开口的一个或更多个管可以用绝热材料可逆地密封。与上述类似，可避免在一个或更多个管的相应端部或开口上的热损失，并且可确保易于接近以用于维护工作等。
根据本公开的一些示例，该流体反应器装置还包括流体联接到传热床的第一开口的第一充气室以及流体联接到传热床的第二开口的第二充气室。第一充气室和第二充气室被配置成交替地将流体供应到传热床，使得流体在流经储热材料时被加热和反应。此外，在第一充气室和第二充气室中的一个充气室被配置成将流体供应至传热床的时间段期间，第一充气室和第二充气室中的另一个充气室被配置成将反应流体从传热床排出。流体穿过储热材料的流动方向的周期性反转可以允许维持储热材料的高热交换效率(例如，高于95％)。因此，流体反应器装置可以回收在传热床中保持所需要的反应温度(例如，氧化温度或还原温度)所需要的基本上所有的热量。因此，该流体反应器装置可理解为再生流体反应器装置。
在本公开的一些示例中，传热床包括隔热壁，该隔热壁围绕储热材料并且在第一充气室与第二充气室之间延伸。在这些示例中，第一开口和第二开口形成在隔热壁中。隔热壁可允许最小化传热床上的热损失。
根据本公开的一些示例，第一充气室的壳体至少部分地由一种绝热材料形成和/或至少部分地由一种绝热材料覆盖。绝热材料可以允许最小化第一充气室的壳体上的热损失。类似地或替代地，第二充气室的壳体可以至少部分地由绝热材料形成和/或至少部分地由绝热材料覆盖，以最小化第二充气室的壳体上的热损失。
在本公开的一些示例中，用于降低流体的反应温度的催化剂材料布置在传热床内。由于催化剂材料，流体的反应所需的温度可被降低，使得流体反应器装置可在较低温度下操作。
根据本公开的一些示例，流体反应器装置包括一个或更多个测试流体端口(测试流体入口)，该一个或更多个测试流体端口被配置成接收加压的测试流体并且将该加压的测试流体供应到流体反应器装置的内部。该加压的测试流体允许测试一个或更多个中空体与传热床之间的界面是否是流体密封的。例如，与用于泄漏测量的流体反应器装置的环境相比，可以实现流体反应器装置内部中的测试流体的过压力。应当注意的是，将加压的测试流体注入到流体反应器装置的内部进一步允许测试流体反应器装置的其他部件(例如，壳体)的流体密封性。加压的测试流体可以是加压气体，诸如加压空气。
根据第二方面，本公开提供了一种用于操作上述流体反应器装置的方法。该方法包括通过热源将储热材料加热到预定温度，使得流经储热材料的流体在流经储热材料时被加热和反应。
所提出的方法允许首先将储热材料加热到适合于流体的热反应的预定温度，并且如果需要的话，在流体的反应过程期间将储热材料加热到预定温度。将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中以允许容易地接近热源以用于检查、维护等。特别地，将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中以允许接近热源，而无需从传热床移除储热材料。这不仅可以简化热源的检查、维护等，而且可以减少流体反应器装置的停机时间，因为储热材料不需要从传热床中移除。此外，将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中可以允许促进热源的安装。
根据第三方面，本公开提供了一种用于安装上述流体反应器装置的方法。该方法包括为传热床提供布置在传热床的储热材料中的一个或更多个中空体。此外，该方法包括将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中。
由于一个或更多个中空体布置在传热床的储热材料中，热源的至少一部分可以简单地从传热床的外部插入一个或更多个中空体中。特别地，可在不从传热床移除储热材料的情况下安装热源的至少一部分。这可以简化和加速流体反应器装置的安装。
在本公开的一些示例中，在围绕储热材料的隔热壁中形成一个或更多个开口。一个或更多个中空体中的至少一个延伸穿过一个或更多个开口和/或一个或更多个中空体中的至少一个是经由一个或更多个开口能接近的。在这些示例中，该方法还包括用绝热材料可逆地密封一个或更多个开口和/或一个或更多个中空体的延伸穿过一个或更多个开口或经由一个或更多个开口能接近的相应端部。与上述类似，可避免在一个或更多个中空体的相应开口或相应端部上的热损失，并且可确保易于接近以用于维护工作等。
根据本公开的一些示例，该方法进一步包括在将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中之后执行泄漏测试(密封测试、密封性测试)。泄漏测试允许测试在一个或更多个中空体与传热床之间的界面是否是流体密封的，即，流体反应器装置(传热床)的内部体积(内部)是否相对于流体反应器装置(传热床)的环境(外部)是密封的。例如，泄漏测试可以包括将加压的测试流体注入到流体反应器装置的内部(例如，经由传热床或如上所述的流体反应器装置的另一部分中的相应测试流体端口)，并测量测试流体是否从一个或更多个中空体和传热床之间的界面泄漏。应当注意的是，将加压的测试流体注入到流体反应器装置的内部进一步允许测试流体反应器装置的其他部件(例如，壳体)的流体密封性。如上所述，加压的测试流体可以是加压的气体，诸如加压空气。
根据第四方面，本公开提供了一种用于维护上文流体反应器装置的方法。该方法包括从一个或更多个中空体移除热源的至少一部分以用于维护。另外，该方法包括将在一个或更多个中空体中的热源的至少一部分在维护之后布置在一个或更多个中空体中或将替代热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中。
例如，热源的至少一部分可以从一个或更多个中空体中移出(例如，拉出)以用于维护。在维护之后，或者所维护的(例如，检查和修复的)热源的至少一部分移动回到一个或更多个中空体中，或者改为替代热源的至少一部分移动到一个或更多个中空体中。由于一个或更多个中空体布置在传热床的储热材料中，所以可在不从传热床移除储热材料的情况下执行移除和(重新)插入。这可以简化和加速流体反应器装置的维护。
在本公开的一些示例中，该方法进一步包括对热源的至少一部分执行维护工作。维护工作可以是多样的。例如，维护工作可以包括检查(测试)、至少部分地拆卸、修理、升级和/或净化(清洁)热源的至少一部分。
根据本公开的一些示例，在围绕储热材料的隔热壁中形成一个或更多个开口。一个或更多个中空体中的至少一个延伸穿过一个或更多个开口和/或一个或更多个中空体中的至少一个是经由该一个或更多个开口能接近的。在这些示例中，该方法进一步包括在从一个或更多个中空体移除热源的至少一部分之前，从一个或更多个开口中的至少一个和/或一个或更多个中空体的至少一个的延伸穿过一个或更多个开口或经由一个或更多个开口能接近的相应端部移除绝热材料。可替代地或另外地，该方法包括在将热源或该替代热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中之后，用绝热材料可逆地密封该一个或更多个开口中的至少一个开口和/或该一个或更多个中空体中的至少一个的相应端部，该相应端部延伸穿过一个或更多个开口或经由该一个或更多个开口是能接近的。与上述类似，可避免在一个或更多个中空体的相应开口或相应端部上的热损失，并且可确保易于接近以用于维护工作等。
在本公开的一些示例中，该方法进一步包括将在一个或更多个中空体中的热源的至少一部分在维护之后布置在一个或更多个中空体中之后或将替代热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中之后执行泄漏测试(密封测试、紧密性测试)。该泄漏测试允许测试在一个或更多个中空体与传热床之间的界面是否是流体密封的，即，该流体反应器装置(传热床)的内部体积(内部)是否相对于流体反应器装置(传热床)的环境(外部)是密封的。例如，泄漏测试可包括将加压的测试流体注入到流体反应器装置的内部(例如，经由传热床或如上所述的流体反应器装置的另一部分中的相应测试流体端口)，并测量测试流体是否从一个或更多个中空体和传热床之间的界面泄漏。应当注意的是，将加压的测试流体注入到流体反应器装置的内部进一步允许测试流体反应器装置的其他部件(例如，壳体)的流体密封性。如上所述，加压的测试流体可以是加压的气体，诸如加压的空气。
附图说明
以下将仅通过示例的方式并参考附图来描述设备和/或方法的一些示例，在附图中
图1示意性地图示了流体反应器装置的第一示例；
图2示意性地图示了流体反应器装置的第二示例；
图3图示了流体反应器装置的第三示例的剖视图；
图4示意性地图示了流体反应器装置的第四示例；
图5图示了用于操作如本文中所述的流体反应器装置的方法的示例的流程图；
图6图示了用于安装如本文中描述的流体反应器装置的方法的示例的流程图；以及
图7图示了用于维护如本文中描述的流体反应器装置的方法的示例的流程图。
具体实施方式
现在参考附图更详细地描述一些示例。然而，其他可能的示例不限于详细描述的这些实施例的特征。其他示例可包括特征的修改以及该特征的等同和替代。此外，在本文中用于描述某些示例的术语不应限制其他可能的示例。
在附图的整个描述中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的元件和/或特征，它们可以相同或以修改的形式实现，同时提供相同或相似功能。为了清楚起见，图中的线、层和/或区域的厚度也可以被放大。
当使用“或”组合两个元件A和B时，这应理解为公开了所有可能的组合，即仅公开A、仅公开B、以及公开A和B，除非在个别情况中另外明确定义。作为用于相同组合的可替代的措辞，可以使用“A和B中的至少一个”或“A和/或B”。这同样适用于两个以上元件的组合。
如果使用单数形式，诸如“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”，并且仅单个元件的使用并没有被明确或隐含地定义为强制性的，则进一步的示例也可以使用多个元件来实现相同的功能。如果下文描述的功能为使用多个元件来实现，则进一步的示例也可以使用单个元件或单个处理实体来实现相同的功能。还应当理解，术语“包括(include)”、“包括(including)”、“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”在使用时描述指定特征、整体、步骤、操作、过程、元件、部件和/或及其组的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、过程、元件、部件和/或及其组的存在或添加。
图1示意性地图示了用于引起流体101反应的流体反应器装置100。流体反应器装置100使流体101的至少一部分反应，以便获得已反应的流体101’(即，在经受反应之后的流体)。
流体101可以是或包括一种或更多种气态组分(物质、成分)、一种或更多种蒸汽组分(物质、成分)、一种或更多种液体组分(物质、成分)、和/或其的混合物。根据本发明的示例，流体101可仅包括气态组分或物质。例如，流体101可以是废气或废空气，其中，与废气相比，废空气包含较高比例的氧。
反应的类型不受限制。特别地，流体反应器装置100可以是用于净化流体101的流体净化装置。在流体反应器装置100是流体净化装置的情况下，流体净化装置通过用于净化流体的反应过程从流体101中去除一种或更多种成分或反应物。该一种或更多种成分或反应物可以被理解为一种或更多种杂质和/或一种或更多种污染物。在本文中，杂质可被理解为流体101中不包括在流体101的期望(目标)组分中的物质(成分、反应物)。在本文中，污染物可以被理解为物质(成分、反应物)，该物质当以特定的量或浓度(例如，定义为每单位体积的流体101的污染物的质量或每单位体积的流体101的污染物颗粒的数目)出现时会危害系统、动物、人类和/或环境。包含在流体101中的一种或更多种杂质或污染物可以是可燃的。换言之，流体101可以包括一种或更多种可燃的成分或反应物。例如，有机和/或无机杂质或污染物可通过流体净化装置从流体101去除。有机和/或无机杂质或污染物可以是例如VOC、溶剂、氮氧化物(NOx)、甲烷(CH4)、硫氧化物(SOx)、氟化氢(HF)、氨(NH3)、氯化氢(HCl)、二噁英、呋喃或具有基本结构CxHyOz(C表示碳；H表示氢；O表示氧；x、y和z是自然数)的污染物。
流体反应器装置100包括(例如，单一的，即，恰好/仅一个)传热床110。传热床110包括(例如，填充有)储热材料(传热材料)115。储热材料115是能够储存和释放热量的材料。储热材料表现出一定的(预定的)比热容，并且优选地表现出一定的(预定的)传热和/或传递系数。例如，储热材料115可以包括或是陶瓷材料，诸如氧化铝瓷、莫来石、耐火粘土(熟料)、堇青石、锆石或其混合物。然而，本公开不限于此。也可以使用其他类型的陶瓷材料。在一些示例中，储热材料115可以替代地或另外地包括或是混凝土、石头、岩石、金属材料或其混合物。储热材料115可以被结构化地或随机地装入传热床110中以形成规则的或不规则的模型(例如，可以使用陶瓷蜂窝、陶瓷鞍座或类似物)。例如，储热材料115可以包括(例如，仅仅)块状储热材料、(例如，仅仅)散装储热材料或其组合。储热材料115被配置成加热流体101，使得流体101在流经储热材料115的同时被加热并反应。开口111、112形成在传热床110中。开口111、112被配置成允许流体101进入传热床110，并且进一步被配置成允许已反应的流体101’离开(脱离)传热床110。
如图1所示，流体101穿过储热材料115的流动方向随着时间的推移可以是恒定的(稳定的)。在其他示例中，流体101穿过储热材料115的流动方向可以随着时间的推移至少反转一次(例如，周期性地或非周期性地)。
此外，流体反应器装置100包括被配置成将储热材料115加热至适合于流体101热反应的预定温度的热源140。例如，该预定温度可以大于约600℃、800℃或1000℃。热源140可以(例如)被配置成(用于)初始地将储热材料115加热至预定温度(例如，在流体反应器装置100的启动之后)。此外，热源140可(例如)被配置成(用于)在流体101的反应过程期间根据需要(例如，为了保持传热床中的预定温度)来加热储热材料115。热源140的不同实施方式是可能的。例如，热源140可以是电加热器、燃烧加热器或热(热的)流体流。
流体反应器装置100还包括被布置(嵌入)在储热材料115中的一个或更多个中空体150。一个或更多个中空体150的相应内部能从传热床110的外部接近。一个或更多个中空体150表现出一定的(预定的)比热容并且优选地一定的(预定的)传热和/或传递系数，其可以是高的和/或可以类似于储热材料110中的那些，以能够从热源140向围绕一个或更多个中空体150的储热材料110进行有效地热传输。
热源140的至少一部分布置在一个或更多个中空体150中。例如，热源140可部分地布置在一个或更多个中空体150中。即，在一些示例中，并非热源140的所有零件/部件/元件都布置在一个或更多个中空体150中。可替代地，热源140可以完全布置在一个或更多个中空体150中。即，在一些示例中，热源140的所有零件/部件/元件布置在一个或更多个中空体150中。在这两种情况下，可将一个或更多个供应线(图1中未图示)(诸如用于电能、燃料或传热介质的供应线)从传热床110(流体反应器装置100)的外部引导至一个或更多个中空体150中的热源140的至少一部分。
尽管在图1中图示了恰好一个中空体150，但应该注意的是，多个中空体(即，N≥2)可以布置在储热材料115中。因此，热源140的至少一部分的子元件可布置在不同的中空体中。例如，如果热源140是电线圈的网格，则电线圈的子集可布置在各种中空体中。类似地，如果热源140是IR加热器，则一个或更多个IR发射器可布置在各种中空体中的每一个中。在燃烧加热器的情况下，一个或更多个燃烧结构(元件、器件、装置)可以布置在不同中空体的每一个中。
一个或更多个中空体150为热源140在传热床110内提供了安装空间，该安装空间是从传热床110的外部、特别是从传热床110的外部能接近的(例如，经由在传热床中的一个或更多个对应的开口)。将热源140的至少一部分布置在一个或更多个中空体150中以允许容易地接近热源140来用于检查、维护等。特别地，将热源140的至少一部分布置在一个或更多个中空体150中以允许接近热源140，而不从传热床110移除储热材料115。这不仅可以简化热源140的检查、维护等，而且可以减少流体反应器装置100的停机时间，因为不需要从传热床110移除储热材料115。此外，将热源140的至少一部分布置在一个或更多个中空体150中可以允许促进热源140的安装。
热源140的至少一部分可以能移除地布置在一个或更多个中空体115中，使得该热源的至少一部分可以被移除。即，热源140的至少一部分不永久地固定到一个或更多个中空体150。将热源140的至少一部分能移除地布置在一个或更多个中空体150中不仅允许容易地接近热源140，而且允许容易地从流体反应器装置100移除热源140以用于检查、维护等。特别地，热源140或其部分可以从流体反应器装置100中移除，而无需从传热床100中移除储热材料115。
在图1的示例中，一个或更多个中空体150(基本上)垂直于流体101穿过储热材料115/传热床110的流动方向而延伸。流体101穿过储热材料115/传热床110的流动方向(基本上)等于储热材料115/传热床110的厚度方向。储热材料115/传热床110的厚度方向从第一开口111延伸到第二开口112。因此，一个或更多个中空体150(基本上)垂直于储热材料115/传热床110的厚度方向而延伸。然而，应当注意的是的是，本公开不限于此。在其它示例中，一个或更多个中空体150可以以与流体101穿过储热材料115/传热床110的流动方向和/或储热材料115/传热床110的厚度方向成非零的角度而延伸。
在储热材料115中布置了多个中空体的情况下，该中空体可以在储热材料115/传热床110的单个(即，仅一个)平面中或在储热材料115/传热床110的多个不同平面(即，两个或更多个不同平面)中延伸。例如，所有中空体可以布置在储热材料115/传热床110的中心平面中。在其他示例中，中空体的第一部分可以布置在第一平面中，并且中空体的第二部分可以布置在第二平面中，第二平面与第一平面是不同的。平面的数量和布置模式可以基于各种标准(诸如流体反应的期望(目标)类型、流体的特性、储热材料的特性等)来选择。
在下文中，将参照附图描述多个更详细的流体反应器装置，以突出本公开的另外的方面。
图2示意性地图示了另一流体反应器装置200。图2的上部图示了流体反应器装置200的剖视图。图2的下部图示了流体反应器装置200的沿在图2的上部图示的剖面线B-B的另一剖视图。
流体反应器装置200包括(例如，单一的，即，恰好/仅一个)传热床110。传热床110仅(只)包括(例如，填充有)散装储热材料(传热材料)115。
传热床110包括围绕储热材料115的隔热壁118。第一开口111和第二开口112形成在隔热壁118中。第一充气室120附接至传热床110的第一开口111，并且第二充气室130附接至传热床110的第二开口112。第一开口111和第二开口112布置在传热床110的相对侧上，使得隔热壁118在第一充气室120和第二充气室130之间延伸。在其他示例中，第一充气室120和第二充气室130中的至少一个不需要直接附接到第一开口111和第二开口112。例如，一个或更多个中间元件或(临时)旁路可以联接在第一充气室120和第二充气室130中的至少一个与第一开口111和第二开口112之间。通常，第一充气室120流体联接到第一开口111，并且第二充气室130流体联接到第二开口112。
第一充气室120和第二充气室130被配置成交替地将流体101供应至传热床110，使得流体101在流经储热材料115的同时被加热并且反应。应当注意的是的是，流体101的所有组分或流体101的仅一部分组分可以反应。换言之，流体101的至少一种组分在流经储热材料115的同时反应。即，流体101可以包括在流经储热材料115的同时反应的一种或更多种反应性组分以及在流经储热材料115的同时不起反应的一种或更多种非反应性组分。例如，流体101可以被加热并且在流经储热材料115的同时经受氧化过程或还原过程。流体101可以例如包括废空气，该废空气是空气(或近似空气状的气体混合物)与至少一种可燃物(诸如VOC等)的混合物。在这个示例中，VOC在流经储热材料115的同时与空气中的氧气反应，而流体101的其他组分不参与反应。储热材料115被配置成储存在反应期间和/或在反应之后由流体101释放的热量。例如，反应可以在储热材料115/传热床110的内部(中心)区或区域中发生。内部区或区域可理解为传热床110内的反应区或区域。内部区或区域位于传热床110的中心平面处或传热床110的中心平面的附近，和/或可围绕传热床110的中心平面振荡。在图2的示例中，中心平面沿垂直于附图平面的相交线B-B延伸，因此，垂直于流体101穿过储热材料115/传热床110的流动方向(等于储热材料115/传热床110的厚度方向)。
在一段时间段内，第一充气室120和第二充气室130中的一个被配置成将流体101供应到传热床110，第一充气室120和第二充气室130中的另一个被配置成将已反应的流体101’(即，经受反应之后的流体)从传热床110排出。因而，流体101穿过储热材料115的流动方向被周期性地反转(例如，每90至120秒)。
图2图示了在一段时间段内的流体反应器装置200，在该时间段内，第二充气室130被配置成将流体101供应到传热床110并且第一充气室120被配置成将已反应的流体101’从传热床110排出。因此，流体101从传热床110的底部穿过储热材料115流到顶部。预先储存在储热材料115的底部中的热能用于加热流体101并且使流体101反应。顶部处的储热材料115回收来自反应流体101’的热能。例如，当流体101从储热材料115的底部到达顶部时，流体101中的VOC可以变得足够热，以经受热氧化成水蒸气和二氧化碳。
在第一充气室120被配置成将流体101供应至传热床110的时间段内，流体流动反向。即，在第一充气室120被配置成将流体101供应到传热床110的同时，第二充气室130被配置成将已反应的流体101’从传热床110排出。因此，流体101从传热床110的顶部穿过储热材料115流到底部。先前储存在储热材料115的顶部中的热能用于加热流体101并且使流体101反应。底部的储热材料115回收来自反应流体101’的多余热能。
流体101穿过储热材料115的流动方向的周期性反转可以允许维持储热材料115的高换热效率(例如，高于95％)。因此，流体反应器装置200可以回收在传热床110中维持所需反应温度(例如，氧化温度或还原温度)所需的基本所有热量。因此，流体反应器装置200可以被理解为一种再生的流体反应器装置。例如，无论流体101穿过储热材料115的流动方向如何，已反应的流体101’的温度可以比供应至传热床110的流体101的温度高100℃以下(例如，温度可以仅高20℃至50℃)。此外，流体101的流动方向的周期性反向可允许沿着传热床110在第一充气室110和第二充气室120之间的延伸(即，沿着图2的示例中的传热床的竖直延伸)保持传热床110的预定温度分布。特别地，流体101的流动方向的周期性反向可以允许沿传热床110在第一充气室110和第二充气室120之间的延伸在传热床110的中心平面附近保持最热区。换言之，该最热区可以基本上是储热材料115/传热床110的内部区或区域。
在流体反应器装置200的操作期间，储热材料115可以表现出适合于流体101的热反应的预定温度。例如，预定温度可以大于约600℃、800℃或1000℃。流体反应器装置200包括被配置成将储热材料115加热至预定温度的热源140。热源140允许首先将储热材料115加热至预定温度(例如，在流体反应器装置200启动之后)。此外，如果需要(例如，为了保持传热床中的预定温度)，热源140允许在流体101的反应过程期间加热储热材料115。例如，热源140可以是电加热器、燃烧加热器或热(热的)流体流。在图2的示例中，热源140包括14个加热结构(元件、器件、装置)141-1、……、141-14。然而，应当注意的是，也可使用任何其他数量M≥1的加热结构。加热结构141-1、……、141-14是热源140的子元件。例如，在热源140是电加热器的情况下，加热结构141-1、……、141-14可以是或包括电线圈、IR发射器、电磁加热器。在热源140是燃烧加热器的情况下，加热结构141-1、……、141-14可以是或包括燃料燃烧器。在热源140是热(热的)流体流的情况下，加热结构141-1、……、141-14可以是热(热的)流体流的子流。尽管在图2中未明确图示，用于电能、燃料和热(热的)流体中的相应一个的一个或更多个供应线可以被引导至相应的加热结构141-1、……、141-14。
加热结构141-1、……、141-14(即，热源140)不直接布置在散装储热材料115中。加热结构141-1、……、141-14(即，热源140)布置在14个中空体150-1、……、150-14中。中空体150-1、……、150-14布置在储热材料中，使得其各自的内部能从传热床110的外部接近。在图2的示例中，中空体150-1、……、150-14是布置(嵌入)在散装储热材料115中的管。相应的管可由多件形成或一体形成。
将加热结构141-1、……、141-14(即，热源140)布置在中空体150-1、……、150-14中允许容易地接近热源140以用于检查、维护等。特别地，将加热结构141-1、……、141-14布置在中空体150-1、……、150-14中允许接近加热结构141-1、……、141-14，而无需从传热床100移除储热材料115。这不仅可以简化热源140的检查、维护等，而且可以减少流体反应器装置200的停机时间，因为储热材料115不需要从传热床110移除。此外，将加热结构141-1、……、141-14布置在中空体150-1、……、150-14中可以允许促进热源140的安装。
在图2的示例中，形成中空体150-1、……、150-14的管保持在隔热壁118中，以限定和保持中空体150-1、……、150-14的定位，因此限定和保持加热结构141-1、……、141-14在储热材料115中的定位。在图2中示例性地图示了用于保持中空体150-1、……、150-14的两个选项。第一选项图示了用于形成中空体150-1、……、150-13的管，第二选项图示了用于形成中空体150-14的管。
形成中空体150-1、……、150-13的管的相应的第一端保持在隔热壁118的第一部分118-1中。形成中空体150-1、……、150-13的管的相应的第二端保持在隔热壁118的第二部分118-2中。相应的第一端与相应的第二端相对。换言之，形成中空体150-1、……、150-13的管的端部保持在隔热壁118的相对的部分118-1、118-2中。另一方面，仅形成中空体150-14的管的第一端保持在隔热壁118中。形成中空体150-14的管的第二端是未被保持在隔热壁118处或隔热壁中的自由端。这两个选项允许安全地保持和维持中空体150-1、……、150-14以及因此加热结构141-1、……、141-14在储热材料115中的定位。
对应的开口形成在隔热壁118(以及流体反应器装置200的壳体)中，以将形成中空体150-1、……、150-14的管保持在隔热壁118中。在图2的示例中，形成中空体150-1、……、150-14的管延伸穿过开口，使得相应的内部以及因此加热结构141-1、……、141-14能从传热床110外部(在流体反应器装置200的外部)接近。
形成中空体150-1、……、150-14的管的相应端部可以用绝热材料可逆地密封，以避免或至少最小化到环境的热损失。
应当注意的是，形成中空体150-1、……、150-14的管不需要延伸穿过隔热壁118(以及流体反应器装置200的壳体)中的开口。在其他示例中，形成中空体150-1、……、150-14的管可以仅延伸到开口中，而不穿过开口。在另外的其他示例中，形成中空体150-1、……、150-14的管可以保持在隔热壁118处并且不延伸到隔热壁118中的开口中。在这两种情况下，仍然能经由隔热壁118中的开口从传热床110外部(流体反应器装置200的外部)接近相应的内部并且因此接近加热结构141-1、……、141-14。与上述类似，隔热壁118中的开口可以用绝热材料可逆地密封，以避免或至少最小化到环境的热损失。另外地或可替代地，形成中空体150-1、……、150-14的管的相应端部可以用绝热材料可逆地密封。
如图2所表示，对于布置在形成中空体150-11的管中的加热结构141-11，加热结构141-1、……、141-14中的一个或更多个(例如，全部)可以能移除地布置在形成中空体150-1、……、150-14的对应管中。换言之，热源140的至少一部分能移除地布置在中空体150-1、……、150-14中。将加热结构141-1、……、141-14能移除地布置在中空体150-1、……、150-14中，不仅允许容易地接近加热结构141-1、……、141-14，而且允许容易地从流体反应器装置200移除加热结构141-1、……、141-14以用于检查、维护等。特别地，热源140或其零件可从流体反应器装置200移除，而无需从传热床110移除储热材料115。
在图2的示例中，形成中空体150-1、……、150-14的管布置在传热床110的中心平面中，使得中空体150-1、……、150-14沿着储热材料115/传热床110的厚度方向到第一开口111和第二开口112的距离(基本上)相等。然而，本公开不限于此。例如，形成中空体150-1、……、150-14的管可以可选择地布置在两个或更多个平面中。例如，中空体150-1、……、150-14可以交替地布置在两个或更多个平面中。此外，中空体150-1、……、150-14不需要布置在中心平面中。例如，中空体150-1、……、150-14可以布置在传热床110的中心平面附近，诸如传热床110的中心平面的上方和/或下方。特别地，中空体150-1、……、150-14可以布置在传热床110厚度的25％与75％之间的区域中。即，中空体150-1、……、150-14到中心平面的相应垂直距离可以是传热床110厚度的25％或小于传热床110厚度的25％。另一方面，中空体150-1、……、150-14至第一开口111和第二开口112中最近的一个开口的相应垂直距离可以是传热床110厚度的25％或大于传热床110厚度的25％。
根据本公开的一些示例，用于降低流体101的反应温度的催化剂材料可以布置在传热床110内。因此，流体101的反应(例如，氧化或还原)所需的温度可以更低，使得流体反应器装置200可以在更低的温度下操作。例如，可以提供与储热材料115分开的一层或更多层催化剂材料。例如，一层或更多层催化剂材料可以沿流体的(可能)流动方向(例如在第一开口111和第二开口112附近)附接到传热床110的一端或两端。可替代地或另外地，传热床110中的储热材料115(例如堇青石)可以至少部分地涂覆有催化剂材料或催化活性组分和/或至少部分地包括(包含)催化剂材料或催化活性组分。进一步可替代地或附加地，催化剂材料可以在传热床110中与储热材料115混合。更进一步可替代地或另外地，在传热床110中的储热材料115的第一部分可以涂覆有催化剂材料或催化活性组分和/或包括(包含)催化剂材料或催化活性组分，然而在传热床110中的储热材料115的第二部分不包括催化剂材料和催化活性组分。储热材料115的第一部分和第二部分可以在传热床110中混合或提供为不同的层。例如，可以使用一种或更多种氧化催化剂和/或一种或更多种还原催化剂。然而，本公开不限于此。也可以使用其他类型的催化剂。
例如，在流体反应器装置200是流体净化装置的情况下，该流体净化装置可以通过再生热氧化(RTO)净化流体101。在本公开的其他示例中，流体净化装置可通过再生催化氧化(RCO)来净化流体101。例如，流体净化装置可被配置为通过无焰RTO或无焰RCO来净化流体101。然而，本公开不限于此。也可使用流体101的其他反应，诸如流体的还原。
第一充气室120和第二充气室130中的每个充气室包括附接至传热床110的相应壳体121、131，使得由相应壳体121、131封闭的相应体积形成相应充气室空间，该相应充气室空间用于交替地朝向传热床110输送流体101以及输送反应流体101’远离传热床110。根据本公开的示例，第一充气室120的壳体121可至少部分地由绝热材料形成和/或至少部分地由绝热材料覆盖，以使第一充气室120的壳体121上的热损失最小化。类似地，根据本公开的示例，第二充气室130的壳体131可以至少部分地由绝热材料形成和/或至少部分地由绝热材料覆盖，以使第二充气室130的壳体131上的热损失最小化。
第一充气室120和第二充气室130可以交替地通过流体分配系统160联接到提供/排出流体101的源(例如，装置，诸如排出流体101的机器或生产设施)和反应流体101’的接收器(例如，用于将已反应流体101’释放到环境的烟囱或用于进一步处理已反应流体101’的另一个装置或系统)中的相应一个。流体分配系统160在流体101的入口(图2中未图示)与第一充气室110和第二充气室120中的每个充气室之间流体联接。该入口被配置成接收来自源的流体101。流体分配系统160被配置成将入口流体联接至第一充气室120或第二充气室130。例如，在第一充气室120被配置成将流体101供应到传热床110的时间段期间，流体分配系统160被配置成将入口流体联接到第一充气室120(而不是第二充气室130)，使得流体101(例如，仅排他地)穿过第一充气室120流到传热床110。类似地，在第二充气室130被配置成将流体101供应到传热床110的时间段期间，流体分配系统160被配置成将入口180流体联接到第二充气室130(而不是第一充气室120)，使得流体(例如，仅排他地)穿过第二充气室130流到传热床110。例如，流体分配系统160可以包括用于提供上述功能的两个阀。此外，流体分配系统160被配置成将用于已反应流体101’(图2中未图示)的出口流体联接至第一充气室120和第二充气室120中当前未流体联接至入口180的一个充气室。也就是说，在第二充气室130被配置成将流体101供应到传热床110的时间段期间，流体分配系统160被配置成将出口流体联接到第一充气室120。类似地，在第一充气室120被配置成将流体101供应到传热床110的时间段期间，流体分配系统160被配置成将出口流体联接到第二充气室130。
应当注意的是，本公开不限于使用散装储热材料的流体反应器装置。图3图示了仅(只)使用块状储热材料的另一流体反应器装置300的剖视图。流体反应器装置300包括如上所述的传热床110、第一充气室120和第二充气室130。图3图示了在第一充气室120被配置成将流体101供应到传热床110的时间段期间的流体反应器装置300。与上述流体反应器装置200相比，传热床110包括(例如，填充有)块状储热材料115，而不是散装储热材料。
在图3的示例中，储热材料115至少包括按顺序布置在第一开口111与第二开口112之间的第一层117-1、第二层117-2和第三层117-3。第一层117-1、……、第二层117-3和第三层117-3中的每一层由块状储热材料形成。第二层117-2由与第一层117-1和第三层117-3不同的块状储热材料形成。换言之，块状储热材料的层117-1、117-2和117-3彼此不相同。应当注意的是，仅仅为了说明的目的，选择层的数量。可以使用由块状储热材料形成的任何数量K≥1的层。
在第二层117-2中的块状储热材料的至少一部分中设置凹部，以形成用于布置热源140的至少一部分的14个中空体150-1、……、150-14。换言之，第二层117-2中表现出凹部的储热材料块形成中空体150-1、……、150-14。与上述类似，热源140包括布置在中空体150-1，……，150-14中的14个加热结构114-1，……，114-14。然而，应当注意的是，可以使用任何其他数量L≥1的加热结构和/或中空体。
形成中空体150-1、……、150-14的凹部可以是已经(无论如何)存在于块状储热材料中的凹部或者被专门地形成用于容纳热源140。由于储热材料115的块状，凹部以及因此形成的中空体150-1、……、150-14的定位和形状随时间保持不变(恒定)。
在图3中示例性地图示了将加热结构114-1、……、114-14并且因此热源140的至少一部分布置在形成中空体150-1、……、150-14的凹部中的两个选项。第一选项图示为用于形成中空体150-1、……、150-13的凹部，第二选项图示为用于形成中空体150-14的凹部。
加热结构114-1，……，114-13直接布置在形成中空体150-1，……，150-13的凹部中而没有保护的管，而管116布置在形成中空体150-14的凹部中以保护加热结构114-14。加热结构114-14布置在管116中。
类似于上文所描述的，加热结构141-1、……、141-14中的一个或更多个可以能移除地布置在相应的中空体150-1、……、150-14中，并且如果相应的管布置在中空体150-1、……、150-14中的一个或更多个中，则加热结构141-1、……、141-14中的一个或更多个可以能移除地布置在对应的管中。相应的管可由多件形成或者一体形成。
由块状储热材料中的凹部形成的中空体150-1、……、150-14能从传热床的外部接近。尽管在图3中未图示，可以在中空体150-1、……、150-14的位置处的隔热壁118(以及流体反应器装置200的壳体)中形成对应的开口。因此，相应的内部并且因此加热结构141-1、……、141-14能从传热床110外部(在流体反应器装置200外部)接近。在相应的管(诸如在图3中图示的管116)布置在形成中空体150-1、……、150-14的凹部中的一个或更多个中的情况下，管可以延伸进入或延伸穿过相应的开口—类似于上文所描述的(即，一个或更多个管可以保持在隔热壁118中)。然而，应当注意的是，相应的管(诸如在图3中图示的管116)不需要延伸到相应的开口中(可选地，相应的管可以保持在隔热壁118处)。
类似于上文所描述的，隔热壁118中的开口和/或中空体150-1、……、150-14中的管的相应端部可以用绝热材料可逆地密封，以避免或至少最小化到环境的热损失。
应当注意的是，流体反应器装置300可以任选地进一步包括如上所述的流体分配系统。
图4图示了使用散装储热材料和块状储热材料用于传热床的另一个流体反应器装置400。图4的上部图示了流体反应器装置400的剖视图。
图4的下部图示了流体反应器装置400沿图4的上部图示的剖切线B-B的另一个剖视图。图4图示在第二充气室130被配置成将流体101供应到传热床110的时间段期间的流体反应器装置400。
与上述的流体反应器装置300类似，储热材料115至少包括按顺序布置在第一开口111与第二开口112之间的第一层119-1、第二层119-2和第三层119-3。然而，与流体反应器装置300不同，第二层119-2由散装状储热材料形成。仅第一层117-1和第三层117-3各自由块状储热材料形成。
类似于以上对于流体反应器装置200所描述的，加热结构141-1、……、141-14(即，热源140)布置在14个中空体150-1、……、150-14中。中空体150-1、……、150-14布置在第二层119-2的散装储热材料中，使得它们各自的内部能从传热床110的外部接近。同样在图4的示例中，中空体150-1、……、150-14是布置(嵌入)在散装储热材料115中的管。相应的管可由多件形成或者一体形成。如在图4中图示的，对应的开口形成在中空体150-1、……、150-14的位置处的隔热壁118(以及流体反应器装置400的壳体)中。因此，相应的内部并且因此加热结构141-1、……、141-14能从传热床110外部(在流体反应器装置200外部)接近。
类似于上文所描述的，隔热壁118中的开口和/或形成中空体150-1、……、150-14的管的相应端部可以用绝热材料可逆地密封，以避免或至少最小化到环境的热损失。
如图4中所表示的，对于布置在形成中空体150-11的管中的加热结构141-11，加热结构141-1、……、141-14中的一个或更多个可以被能移除地布置在形成中空体150-1、……、150-14的对应的管中—类似于上述的。
为了进一步图示提出的用于流体反应过程的架构，图5图示了用于操作如本文中描述的流体反应器装置的方法500的流程图。方法500包括通过热源将储热材料加热502到预定温度，使得流经储热材料的流体在流经储热材料的同时被加热和反应。
类似于上文所描述的，方法500允许将储热材料初始加热到适合于流体的热反应的预定温度，并且如果需要，在流体的反应过程期间将储热材料加热到预定温度。将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中允许容易地接近热源以用于检查、维护等。特别地，将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中以允许接近热源，而无需从传热床移除储热材料。这不仅可以简化热源的检查、维护等，而且可以减少流体反应器装置的停机时间，因为储热材料不需要从传热床中移除。此外，将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中可以允许促进热源的安装。
结合所提出的技术或上述的一个或更多个示例(例如，图1至图4)来解释方法500的更多细节和方面。方法500可以包括与所提出的技术的一个或更多个方面或上述的一个或更多个示例相对应的一个或更多个附加可选特征。
图6进一步图示了用于安装如本文中描述的流体反应器装置的方法600的流程图。方法600包括步骤602：提供具有布置在传热床的储热材料中的一个或更多个中空体的传热床。此外，方法600包括步骤604：将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中。
类似于上述的，方法600允许简化和加速流体反应器装置的安装。由于该一个或更多个中空体布置在传热床的储热材料中，因此热源的至少一部分可以简单地从传热床的外部插入到一个或更多个中空体中。特别地，热源的至少一部分可以在不从传热床移除储热材料的情况下安装。
结合所提出的技术或上述的一个或更多个示例(例如，图1至图4)来解释方法600的更多细节和方面。方法600可以包括与所提出的技术的一个或更多个方面或上述的一个或更多个示例相对应的一个或更多个附加可选特征。例如，一个或更多个开口可形成在围绕储热材料的隔热壁中。该一个或更多个中空体中的至少一个可以延伸穿过该一个或更多个开口和/或一个或更多个中空体中的至少一个可以是经由该一个或更多个开口能接近的。在这种情况下，方法600可以进一步包括步骤606：用绝热材料可逆地密封一个或更多个开口和/或一个或更多个中空体的延伸穿过该一个或更多个开口或经由该一个或更多个开口能接近的相应端部。与上述类似，可避免在一个或更多个中空体的相应开口或相应端部上的热损失，并且可以确保容易接近以用于维护工作等。
方法600可以进一步包括步骤608：在将热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中的步骤604之后(立即或在执行一个或更多个中间方法步骤之后)执行泄漏测试(密封测试、紧密性测试)。泄漏测试允许测试一个或更多个中空体和传热床之间的界面是否是流体密封的。例如，执行泄漏测试的步骤608可以包括将加压的测试流体注入到流体反应器装置的内部(例如，经由传热床或如上所述的流体反应器装置的另一部分中的相应测试流体端口)，并测量测试流体是否从一个或更多个中空体和传热床之间的界面泄漏。应当注意的是，将加压的测试流体注入到流体反应器装置的内部进一步允许测试流体反应器装置的其他部件(例如，壳体)的流体密封性。因此，泄漏测试允许测试流体反应器装置(传热床)的内部体积(内部)是否相对于流体反应器装置(传热床)的环境(外部)密封。如上所述，加压的测试流体可以是加压的气体，诸如加压的空气。
用于维护如本文中描述的流体反应器装置的方法700的流程图在图7中图示。方法700包括步骤702：从一个或更多个中空体移除热源的至少一部分以用于维护。另外，方法700包括步骤704：将在一个或更多个中空体中的热源的至少一部分在维护之后布置在一个或更多个中空体中，或者将替代热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中。
类似于上述的，方法700允许简化和加速流体反应器装置的维护。例如，热源的至少一部分可以从一个或更多个中空体移出(例如，拉出)以用于维护。在维护之后，或者所维护的(例如，检查和修复的)热源的至少一部分移动回到一个或更多个中空体中，或者改为替代热源的至少一部分移动到一个或更多个中空体中。由于一个或更多个中空体布置在传热床的储热材料中，所以可在不从传热床移除储热材料的情况下执行移除和(重新)插入。
结合所提出的技术或上述的一个或更多个示例(例如，图1至图4)解释方法700的更多细节和方面。方法700可以包括对应于所提出的技术的一个或更多个方面或上述的一个或更多个示例的一个或更多个附加可选特征。
例如，方法700进一步包括步骤706：在热源的至少一部分上执行维护工作。例如，维护工作可以包括检查(测试)、至少部分地拆卸、修理、升级和/或净化(清洁)热源的至少一部分。
如上所述，一个或更多个开口可以形成在围绕储热材料的隔热壁中。该一个或更多个中空体中的至少一个可以延伸穿过该一个或更多个开口和/或该一个或更多个中空体中的至少一个可以是经由该一个或更多个开口能接近的。在这种情况下，方法700可以进一步包括步骤708：在从一个或更多个中空体移除热源的至少一部分之前，从一个或更多个开口中的至少一个和/或一个或更多个中空体中的至少一个的延伸穿过一个或更多个开口或者经由该一个或更多个开口能接近的相应端部移除绝热材料。可替代地或另外地，方法700可以包括步骤710：在将热源或替代热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中之后用绝热材料可逆地密封一个或更多个开口中的至少一个开口和/或一个或更多个中空体中的至少一个的相应端部，该至少一个的相应端部延伸穿过该一个或更多个开口或经由该一个或更多个开口是能接近的。与上述类似，可避免在一个或更多个中空体的相应开口或相应端部上的热损失，并且可确保易于接近以用于维护工作等。
方法700可以进一步包括步骤712：将在一个或更多个中空体中的热源的至少一部分在维护之后布置在一个或更多个中空体中之后或者将替代热源的至少一部分布置在一个或更多个中空体中的步骤704之后(立即或者在一个或更多个中间方法步骤被执行之后)，执行泄漏测试(密封测试、紧密性测试)。泄漏测试允许测试一个或更多个中空体和传热床之间的界面是否是流体密封的。例如，执行泄漏测试的步骤712可包括将加压的测试流体注入到流体反应器装置的内部(例如，经由传热床或如上所述的流体反应器装置的另一部分中的相应测试流体端口)，并测量测试流体是否从一个或更多个中空体与传热床之间的界面泄漏。应当注意的是，将加压的测试流体注入到该流体反应器装置的内部进一步允许测试该流体反应器装置的其他部件(例如，壳体)的流体密封性。因此，泄漏测试允许测试流体反应器装置(传热床)的内部体积(内部)是否相对于流体反应器装置(传热床)的环境(外部)密封。如上所述，加压的测试流体可以是加压的气体，诸如加压的空气。
关于前述示例中的特定示例所描述的方面和特征也可以与进一步的示例中的一个或更多个示例组合以替换那个进一步的示例的相同或类似特征或另外地将这些特征引入进一步的示例中。
应进一步理解的是，说明书或权利要求书中公开的几个步骤、过程、操作或功能的公开不应被解释为暗示这些操作必然取决于所描述的顺序，除非在单独情况下明确陈述或出于技术原因而必需。因此，前面的描述并不将几个步骤或功能的执行限制为特定顺序。此外，在另外的示例中，单个步骤、功能、过程或操作可以包括和/或被分解成若干子步骤、子功能、子过程或子操作。
如果已经关于设备或系统描述了一些方面，则这些方面还应被理解为对应方法的描述。例如，块、装置或者装置或系统的功能方面可对应于对应方法的特征，诸如方法步骤。因而，关于方法描述的方面还应理解为对对应块、对应元件、对应装置或对应系统的特性或功能特征的描述。
所附权利要求由此并入详细说明中，其中，每项权利要求可以独自作为单独的示例。还应当注意的是，虽然在权利要求中，从属权利要求引用与一个或更多个其他权利要求的特定组合，但是其他示例也可以包括从属权利要求与任何其他从属权利要求或独立权利要求的主题的组合。这样的组合由此被明确地提出，除非在个别情况下陈述特定的组合不是预期的。此外，权利要求的特征也应当被包括在任何其他独立权利要求中，即使该权利要求没有被直接限定为从属于其他独立权利要求。

Claims (19)

1.一种流体反应器装置(100)，特别是流体净化装置，包括：
传热床(110)，所述传热床包括储热材料(115)，所述储热材料被配置成加热流经所述储热材料(115)的流体(101)，使得所述流体(101)在流经所述储热材料(115)的同时被加热和反应；
热源(140)，所述热源被配置为将所述储热材料(115)加热至预定温度；以及
一个或更多个中空体(150)，所述一个或更多个中空体布置在所述储热材料(115)中，其中，所述一个或更多个中空体(150)的相应内部能从所述传热床(110)外部接近，其中，所述热源(140)的至少一部分布置在所述一个或更多个中空体(150)中。
2.根据权利要求1所述的流体反应器装置(100)，其中，所述储热材料(115)包括散装储热材料，并且其中，所述一个或更多个中空体(150)是布置在所述散装储热材料中的一个或更多个管。
3.根据权利要求1所述的流体反应器装置(100)，其中，所述储热材料(115)包括至少一层块状储热材料，并且其中，所述块状储热材料的至少一部分中的凹部形成所述一个或更多个中空体(150)。
4.根据权利要求3所述的流体反应器装置(100)，还包括布置在形成所述一个或更多个中空体(150)的所述凹部的至少一部分中的一个或更多个管，其中，所述热源(140)的至少一部分布置在所述一个或更多个管中。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的流体反应器装置(100)，其中，所述传热床(110)包括围绕所述储热材料(115)的隔热壁(118)，并且其中，所述一个或更多个管保持在所述隔热壁(118)处或所述隔热壁中。
6.根据权利要求5所述的流体反应器装置(100)，其中，所述一个或更多个管中的至少一个管的第一端保持在所述隔热壁(118)的第一部分处或所述隔热壁的所述第一部分中，其中，所述一个或更多个管中的所述至少一个管的第二端保持在所述隔热壁(118)的第二部分处或所述隔热壁的所述第二部分中，所述第一端与所述第二端相对。
7.根据权利要求5所述的流体反应器装置(100)，其中，所述一个或更多个管中的至少一个管的第一端保持在所述隔热壁(118)处或所述隔热壁中，其中，所述一个或更多个管中的至少一个管的第二端是未保持在所述隔热壁(118)处或所述隔热壁中的自由端。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的流体反应器装置(100)，其中，所述一个或更多个中空体(150)布置在所述传热床(110)的中心平面中和/或布置在所述传热床(110)的厚度的25％至75％之间的区域中。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的流体反应器装置(100)，其中，在围绕所述储热材料(115)的隔热壁(118)中形成有一个或更多个开口，其中，所述一个或更多个中空体(150)中的至少一个中空体和/或布置在所述一个或更多个中空体(150)的至少一部分中的一个或更多个管延伸穿过所述一个或更多个开口和/或所述一个或更多个中空体(150)中的至少一个中空体能经由所述一个或更多个开口接近。
10.根据权利要求9所述的流体反应器装置(100)，其中，所述一个或更多个开口用绝热材料可逆地密封，其中，所述一个或更多个中空体(150)的延伸穿过所述一个或更多个开口的或能经由所述一个或更多个开口接近的相应端部用绝热材料可逆地密封，和/或其中，布置在所述一个或更多个中空体(150)的至少一部分中并且延伸穿过所述一个或更多个开口的所述一个或更多个管用绝热材料可逆地密封。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的流体反应器装置(100)，其中，所述热源(140)的所述至少一部分能移除地布置在所述一个或更多个中空体(150)中。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的流体反应器装置(100)，其中，所述热源(140)是电加热器。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的流体反应器装置(100)，其中，所述热源(140)是燃烧加热器和热流体流中的一种。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的流体反应器装置(100)，还包括：
第一充气室(120)，所述第一充气室流体联接到所述传热床(110)的第一开口(111)；
第二充气室(130)，所述第二充气室流体联接至所述传热床(110)的第二开口(112)，
其中，所述第一充气室(120)和所述第二充气室(130)被配置成交替地将所述流体(101)供应至所述传热床(110)，使得所述流体(101)在流经所述储热材料(115)的同时被加热和反应；
其中，在所述第一充气室(120)和所述第二充气室(130)中的一个充气室被配置成将所述流体(101)供应至所述传热床(110)的时间段期间，所述第一充气室(120)和所述第二充气室(130)中的另一个充气室被配置成将流体(101’)从所述传热床(110)排出。
15.一种用于操作根据权利要求1至14中任一项所述的流体反应器装置的方法(500)，所述方法(500)包括：
步骤(502)：用所述热源将所述储热材料加热到预定温度，使得流经所述储热材料的流体在流经所述储热材料时被加热并反应。
16.一种用于安装根据权利要求1至14中任一项所述的流体反应器装置的方法(600)，所述方法(600)包括：
步骤(602)：为所述传热床提供布置在所述储热材料中的所述一个或更多个中空体；以及
步骤(604)：将所述热源的至少一部分布置在所述一个或更多个中空体中。
17.一种用于维护根据权利要求1至14中任一项所述的流体反应器装置的方法(700)，所述方法(700)包括：
步骤(702)：从所述一个或更多个中空体中移除所述热源的至少一部分以用于维护；以及
步骤(704)：将在一个或更多个中空体中的所述热源的所述至少一部分在维护之后布置在所述一个或更多个中空体中或者将替代热源的至少一部分布置在所述一个或更多个中空体中。
18.根据权利要求17所述的方法(700)，所述方法还包括：
步骤(706)：在所述热源的所述至少一部分上执行维护工作。
19.根据权利要求17或18所述的方法(700)，其中，在围绕所述储热材料的隔热壁中形成一个或更多个开口，其中，所述一个或更多个中空体中的至少一个中空体延伸穿过所述一个或更多个开口和/或所述一个或更多个中空体中的至少一个中空体能经由所述一个或更多个开口接近，所述方法(700)还包括：
步骤(708)：在从所述一个或更多个中空体移除所述热源的所述至少一部分之前，从所述一个或更多个开口中的至少一个开口和/或所述一个或更多个中空体中的至少一个中空体的延伸穿过所述一个或更多个开口或能经由所述一个或更多个开口接近的相应端部移除绝热材料；和/或
步骤(710)：在将所述热源或所述替代热源的所述至少一部分布置在所述一个或更多个中空体中之后，用绝热材料可逆地密封所述一个或更多个开口和/或所述一个或更多个中空体的延伸穿过所述一个或更多个开口或能经由所述一个或更多个开口接近的相应端部。
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