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Die
Erfindung betrifft eine regenerative Abluftreinigungseinrichtung,
mit mindestens einem Wärmebett,
das von einem ein erstes Medium darstellenden Abluftstrom durchströmt wird.
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Herstellen einer
regenerativen Abluftreinigungseinrichtung.
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Regenerative
Abluftreinigungseinrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt.
Sie werden dazu eingesetzt, mit Schadstoffen belastete Abluft thermisch
zu reinigen. Dazu wird häufig
ein Brennstoff in den Abluftstrom eingebracht und anschließend verbrannt.
Durch diese Verbrennung beziehungsweise Oxidation der Abluft werden
die Schadstoffe gebunden und können
in die Umgebung entlassen werden, ohne dass eine Umweltbeeinträchtigung
auftritt. Häufig
sind diese Abluftreinigungseinrichtungen regenerativ ausgelegt.
Das bedeutet, dass ein Teil der in der Abluft enthaltenen Wärme in den
Verbrennungs- beziehungsweise Oxidationsprozess zurückgeführt wird.
Zu diesem Zweck ist ein Wärmebett
vorgesehen, das sowohl vor als auch nach einer Brennkammer, in der
die Verbrennung beziehungsweise Oxidation der Abluft stattfindet,
angeordnet sein kann. Während
das Wärmebett in
Strömungsrichtung
der Abluft nach der Brennkammer angeordnet ist, wird es durch die
aus der Brennkammer ausströmende
heiße
Abluft aufgeheizt. Sobald das Wärmebett
eine bestimmte Temperatur erreicht hat, wird es vor der Brennkammer
angeordnet. Damit durchströmt
die Abluft, die sich zunächst
noch auf einem niedrigen Temperaturniveau befindet, das Wärmebett,
bevor sie in die Brennkammer eingebracht wird. Beim Durchströmen des
Wärmebetts wird
Wärme von
dem Wärmebett
an die Abluft übertragen,
sodass sich diese aufheizt. Da sich die Abluft nun bereits auf einem
höheren
Temperaturniveau befindet, muss in der Brennkammer weniger Energie
in Form von Brennstoff zugeführt
werden, um die Verbrennung beziehungsweise die Oxidation durchzuführen. Auf
diese Weise wird die Temperatur der Abluft, die in die Umgebung
entlassen wird, abgesenkt und gleichzeitig die Effizienz der Abluftreinigungseinrichtung
deutlich erhöht.
Insbesondere kann der Brennstoffverbrauch deutlich gesenkt werden.
Allerdings kann der Fall eintreten, insbesondere bei einer geringen
Temperaturdifferenz zwischen Wärmebett und
Abluft, dass Wärme
nicht oder nur mit einer geringen Effizienz von dem Wärmebett
in die Abluft eingebracht werden kann.
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Häufig soll
ein Teil der in der Brennkammer entstandenen Wärme auch anderen Verwendungszwecken
zugeführt
werden. Zu diesem Zweck wird entweder Abluft direkt aus der Brennkammer
entnommen oder aber ein Wärmetauscher
nach dem brennkammerausgangsseitigen Wärmebett angeordnet. Oft kommt
als Wärmetauscher
ein Abhitzekessel mit Rohrübertragungsflächen zum
Einsatz. Die heiße
Abluft durchströmt
den Abhitzekessel, wobei Wärme
durch die Rohrübertragungsflächen entzogen
beziehungsweise einem weiteren Fluid zugeführt wird. Diese Vorgehensweise
ist relativ ineffizient, da die heiße Abluft aus der Brennkammer
beziehungsweise die Abluft nach dem Wärmebett zunächst in den Abhitzekessel geleitet
werden muss. Dieser Effekt wird unter der oben angeführten Bedingung,
dass beispielsweise bei vorliegen einer geringen Temperaturdifferenz
zwischen Wärmebett
und Abluft Wärme
nur mit einer geringen Effizienz von dem Wärmebett auf die Abluft übertragen
werden kann, verstärkt.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine regenerative Abluftreinigungseinrichtung
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 vorzuschlagen,
bei der vorhandene Wärme
auf effiziente Weise anderen Verwendungszwecken zur Verfügung gestellt
werden kann.
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Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass zur Ausbildung eines getrennte Medienströme aufweisenden
Wärmetauschers
durch das Wärmebett
mindestens ein ein zweites Medium führendes Wärmetauschrohr verläuft, wobei
die Medienströme
von dem ersten und dem zweiten Medium gebildet werden sind. Das
bedeutet also, dass ein warmer beziehungsweise heißer Abluftstrom,
der ein erstes Medium darstellt, durch das Wärmebett geleitet wird und dieses
aufheizt. In dem Wärmebett
verläuft
ein Wärmetauschrohr,
das von einem zweiten Medium durchströmt werden kann. Das erste und das
zweite Medium stehen nicht in Fluidkontakt miteinander, sodass getrennte
Medienströme
vorliegen, die von dem ersten und dem zweiten Medium gebildet sind.
Das Wärmetauschrohr
ist in dem Wärmebett
derart vorgesehen, dass ein Wärmetauscher realisiert
wird, mit dem Wärme
von dem ersten Medium auf das zweite Medium übertragen werden kann und dieses
damit aufheizt. Alternativ ist es auch vorstellbar, den Wärmestrom
umzukehren, sodass Wärme
von dem zweiten Medium auf das erste Medium übertragen wird. Auf diese Weise
kann der regenerativen Abluftreinigungseinrichtung direkt Wärme entnommen
und anderen Verwendungszwecken zur Verfügung gestellt werden. Es ist
somit keine Umleitung von dem heißen ersten Medium in einen
getrennten Abhitzekessel notwendig. Vielmehr ist der Wärmetauscher
ohne großen
Materialaufwand zu realisieren, da die regenerative Abluftreinigungseinrichtung
bereits ein Wärmebett
aufweist, das lediglich mit einem Wärmetauschrohr ver sehen wird.
Durch die direkte Integration des Wärmetauschers in das Wärmebett
kann Wärme
auf effiziente Weise übertragen
werden, ohne dass Verluste in Kauf zu nehmen sind.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Medienströme zeitgleich
oder zeitversetzt vorgesehen sind. Das bedeutet im ersten Fall,
dass der erste und der zweite Medienstrom zur gleichen Zeit vorliegen.
Damit erfolgt eine kontinuierliche Aufheizung durch das erste Medium
und eine ebensolche Abkühlung
durch das zweite Medium. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass
die Medienströme zeitversetzt
vorgesehen sind. In diesem Fall ist es vorstellbar, dass zunächst das
Wärmebett
durch das erste Medium aufgeheizt wird, und das zweite Medium erst
nach Erreichen einer bestimmten Temperatur des Wärmebetts durch das Wärmetauschrohr
geleitet wird. Möglich
ist auch, dass ein Strömen
des ersten und des zweiten Mediums zyklisch vorgesehen ist. Zunächst wird
also das Wärmebett
durch erste Medium aufgeheizt, der von dem ersten Medium gebildete
Medienstrom unterbrochen und anschließend das zweite Medium durch
das Wärmetauschrohr
geleitet, sodass Wärme
aus dem durch das erste Medium aufgeheizte Wärmebett entnommen wird.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmebett
eine, insbesondere Strömungskanäle für das erste
Medium ausbildende, Wabenstruktur aufweist. Das Wärmebett
weist also eine, insbesondere im Querschnitt, wabenförmige Struktur auf.
Diese kann gleichmäßig oder
ungleichmäßig ausgebildet
sein. Durch die Wabenstruktur wird eine große Oberfläche des Wärmebetts erzielt, die für einen Übergang
der Wärme
genutzt werden kann. Durch die Wabenstruktur wird insbesondere eine hohe
strukturelle Stabilität
bei geringem Gewicht und der erwähnten
großen
Oberfläche
erzielt. Be vorzugt kann vorgesehen sein, dass die Wabenstruktur
Strömungskanäle für das erste
Medium ausbildet. Das bedeutet, dass in dem Wärmebett Strömungskanäle ausgebildet werden, die
von dem ersten Medium durchströmt
sein können.
Durch die Aufteilung des Wärmebetts
mit einer Wabenstruktur kann eine hohe Anzahl an Strömungskanälen ausgebildet
sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Beschichtung, insbesondere
Nano-Beschichtung, des Wärmebetts,
insbesondere der Wabenstruktur, vorgesehen ist. Durch eine Beschichtung
des Wärmebetts
kann die für
eine Übertragung der
Wärme zur
Verfügung
stehende Oberfläche
weiter vergrößert werden.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn eine Nano-Beschichtung verwendet
wird. Eine Nano-Beschichtung ist eine Beschichtung, die Nanoteilchen
enthält
beziehungsweise aus diesen besteht. Vorteilhafterweise ist die Beschichtung
des Wärmebetts
derart vorgesehen, dass Oberflächen der
Strömungskanäle die Beschichtung
aufweisen. Werden die Strömungskanäle für das erste
Medium durch die Wabenstruktur definiert, so kann natürlich auch
die Wabenstruktur beziehungsweise die von ihr ausgebildeten Strömungskanäle die Beschichtung aufweisen.
Die Beschichtung kann über
verschiedene positive Eigenschaften verfügen. Zum Einen kann die Oberfläche des
Wärmebetts,
die zur Wärmeübertragung
genutzt wird, vergrößert werden,
zum Anderen kann die Beschichtung eine katalytische Wirkung auf
den Abluftstrom auswirken, sodass eine Oxidation des Abluftstroms
bereits in dem Wärmebett
einsetzen kann, beziehungsweise die in der Brennkammer durchgeführte Oxidation
intensiviert wird. Bevorzugt ist die Beschichtung aus einem sehr
gut wärmeleitfähigen Material
auszubilden, sodass die Übertragung
der Wärme
von dem ersten auf das zweite Medium, beziehungsweise auf das Wärmebett,
verbessert wird.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmebett
aus mindestens einem, insbesondere die Strömungskanäle für das erste Medium aufweisenden,
Formkörper
besteht. Das Wärmebett kann
aus einem einzigen Formkörper
bestehen, vorzugsweise ist es jedoch aus mehreren Formkörpern zusammengesetzt.
Dabei kann eine Anordnung der Formkörper sowohl vertikal als auch
horizontal erfolgen. Vorzugsweise sind die Formkörper nicht fest miteinander
verbunden, sodass durch Temperaturunterschiede entstehende Spannungen
ausgeglichen werden können.
Die Strömungskanäle des Wärmebetts
können
in dem mindestens einen Formkörper vorgesehen
sind. Ist ein vertikales Aufeinanderstellen der Formkörper vorgesehen,
so ist bevorzugt darauf zu achten, dass die Strömungskanäle des Formkörpers mit
den Strömungskanälen eines
weiteren Formkörpers
in Fluidkontakt stehen. Ein Formkörper kann eine wabenförmige Struktur
aufweisen, die insbesondere die Strömungskanäle für das erste Medium ausbildet.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Formkörper ein
Formstein, insbesondere aus Keramik, ist. Der Formkörper kann
aus beliebigen Materialien gefertigt sein. Bevorzugt ist jedoch eine
Herstellung aus einem anorganischen, feinkörnigen Rohstoff, insbesondere
Keramik. Diese Stoffe zeichnen sich durch eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit
beziehungsweise Temperaturwechselbeständigkeit aus.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmetauschrohr
in einem Wärmetauschrohraufnahmekanal
des Wärmebetts und/oder
des Formkörpers
angeordnet ist. Das Wärmetauschrohr ist
also nicht direkt in dem Wärmebett
und/oder dem Formkörper
vorgesehen. Dies liegt darin begründet, dass eine Möglichkeit
zum Ausgleich von Temperaturspannungen geschaffen werden soll. Wäre das Wärmetauschrohr
direkt in dem Wärmebett
und/oder dem Formkörper
angeordnet, so könnten,
verursacht durch unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten
von Wärmebett
und Wärmetauschrohr, Beschädigungen
an dem Wärmetauschrohr
beziehungsweise dem Wärmebett
auftreten. Um dies zu verhindern, ist das Wärmetauschrohr in einem Wärmetauschrohraufnahmekanal
angeordnet, wobei das Wärmetauschrohr
zumindest teilweise von einer Innenoberfläche des Wärmetauschrohraufnahmekanals
beabstandet ist. Eine Größe des Abstands
kann dabei in Abhängigkeit
von dem zu erwartenden Betriebstemperaturbereich gewählt sein.
Bevorzugt ist die Unterbringung des Wärmetauschrohrs in dem Wärmetauschrohraufnahmekanal
vorgesehen, wenn das Wärmetauschrohr
nicht geradlinig verläuft,
neben den Wärmespannungen
in radialer Richtung des Wärmetauschrohrs
also auch in axialer Richtung auftreten können.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Wärmetauschrohraufnahmekanal
in einer Seitenfläche
des Wärmebetts
und/oder des Formkörpers,
insbesondere als randoffene Ausnehmung, ausgebildet ist. Das bedeutet,
dass das Wärmebett und/oder
der Formkörper
in einer Seitenfläche
eine Öffnung
des Wärmetauschrohraufnahmekanals
aufweisen können.
Durch diese Öffnung
kann das Wärmetauschrohr
in den Wärmetauschrohraufnahmekanal
einbringbar sein. Bevorzugt ist es allerdings vorgesehen, dass der
Wärmetauschrohraufnahmekanal als
randoffene Ausnehmung in einer Seitenfläche des Wärmebetts und/oder des Formkörpers ausgebildet ist.
Das bedeutet, dass das Wärmetauschrohr auf
einfache Weise in den Wärmetauschrohraufnahmekanal
bei der Montage der Abluftreinigungseinrichtung eingelegt werden
kann. Diese Vorgehensweise ist besonders vorteilhaft, wenn das Wärmebett aus
mehreren Formkörpern
besteht. In diesem Fall muss lediglich bei einem Aneinanderreihen
der Formkörper,
entweder in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, das Wärmetauschrohr
in den jeweiligen Wärmetauschrohraufnahmekanal
eines Formkörpers
eingelegt werden. Durch ein darauf folgendes Anreihen eines weiteren
Formkörpers
wird das Wärmetauschrohr
in dem Wärmetauschrohraufnahmekanal
sicher gehalten.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Formkörper mindestens
ein Beabstandungselement, insbesondere für eine Abstandshaltung zu einem
benachbarten Formkörper,
aufweist. Dabei kann das Beabstandungselement auf einer beliebigen
Seite des Formkörpers
angeordnet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Strömungskanäle benachbarter,
insbesondere übereinander
angeordneter, Formkörper
durch das Beabstandungselement nicht direkt aneinander anschließen. In
diesem Fall kann ein Fluidaustausch zwischen benachbarten Strömungskanälen beziehungsweise
Formkörpern
stattfinden, sodass eine Vermischung des durch die Strömungskanäle strömenden ersten
Mediums vorliegen kann. Das Beabstandungselement kann auch derart
ausgebildet sein, dass es eine gegeneinander gerichtete Bewegung
zweier Formkörper,
beispielsweise verursacht durch Temperaturspannungen, ausgleichen
kann, indem es eine Bewegung der Formkörper gegeneinander zulässt. Zu diesem
Zweck kann bevorzugt eine Kontaktfläche, an der das Beabstandungselement
eines Formkörpers
mit einem anderen Formkörper
in Verbindung tritt, vergleichsweise klein ausgebildet sein. Das
Beabstandungselement kann auch dazu dienen, eine Abstandshaltung
zu einer Grundfläche
beziehungsweise zu Außenwandungen
des Wärmebetts
einzuhalten, es liegt also keine Beschränkung der Abstandshaltung auf
einen benachbarten Formkörper vor.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ausnehmung durch
das Beabstandungselement oder mehrerer Beabstandungselemente ausgebildet
ist. Somit können
Herstellungsschritte bei der Herstellung des Formkörpers vermieden
werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Beabstandungselemente
in Form von Standfüßen vorliegen,
zwischen denen Ausnehmungen vorliegen, die als Wärmetauschrohraufnahmekanal
genutzt werden können. Die
Beabstandungselemente können
jedoch auch anderseitig an dem Formkörper vorgesehen sein. Durch
die Dimension des Beabstandungselements kann somit auch der Abstand
zwischen Wärmetauschrohr
und der Oberfläche
des Wärmetauschrohraufnahmekanals
eingestellt sein, um den entstehenden Temperaturspannung Rechnung
zu tragen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere strömungstechnisch
verbundene, ein Wärmetauschgesamtrohr
ausbildende Wärmetauschrohre
vorgesehen sind. Es ist also nicht notwendig, dass ein einzelnes
Wärmetauschrohr
das gesamte Wärmebett
durchläuft.
Es kann vielmehr vorgesehen sein, mehrere Wärmetauschrohre in dem Wärmebett
zu positionieren und miteinander zu einem Wärmetauschgesamtrohr zu verbinden.
Dabei können
die Wärmetauschrohre
sowohl sequentiell als auch parallel miteinander verbunden sein.
Ein Beispiel für
eine sequentielle Anordnung ist ein aus mehreren hintereinander
angeordneten Wärmetauschrohren zusammengesetztes
Wärmetauschgesamtrohr,
welches das Wärmebett
durchläuft.
Im Fall der parallelen Anordnung kann das Wärmebett durch einzelne Wärmetauschrohre
durchgriffen sein, die beispielsweise außerhalb des Wärmebetts
miteinander verbunden sind und somit ein Wärmetauschgesamtrohr ausbilden.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmetauschrohr
in mindestens einer, insbesondere horizontalen oder vertikalen,
Ebene des Wärmebetts
angeordnet ist. Das heißt,
dass das Wärmetauschrohr
in einer gedachten Schnittebene des Wärmebetts liegt. Diese Schnittebene
ist insbesondere horizontal oder vertikal ausgerichtet, um das Wärmetauschrohr
in von den Beabstandungselementen zwischen den Formkörpern ausgebildeten Ausnehmungen
anordnen zu können.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Wärmetauschrohr in mehreren Ebenen
angeordnet ist. Diese können
ebenso horizontal oder vertikal ausgerichtet sein. Dabei ist es vorgesehen,
dass das Wärmetauschrohr
zwischen den Ebenen eine Verbindung herstellt. Somit kann an verschiedenen
Vertikal- beziehungsweise Horizontalpositionen des Wärmebetts
ein Wärmetauscher
ausgebildet sein. Damit kann beispielsweise vorgesehen sein, dass
das zweite Fluid auf unterschiedliche Temperaturen gebracht wird,
oder dass die übertragene Wärmemenge
durch eine Verlängerung
des Wärmetauschrohrs
erhöht
wird. Es kann auch vorgesehen sein, ein Temperaturprofil des Wärmebetts
zu ermitteln und dieses dazu zu nutzen, das zweite Fluid trotz einer
Abkühlung
des Wärmebetts
auf einer gleichbleibenden Temperatur zu halten. Dies kann realisiert werden,
indem das zweite Fluid durch ein Wärmetauschrohr, welches sich
in einer die gewünschte Temperatur
aufweisenden Ebene befindet, geleitet wird.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass es mehrere zyklisch
mit dem ersten Fluid beaufschlagbare, mit oder ohne Wärmetauschrohre
versehene Wärmebetten
vorgesehen sind. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein
Wärmebett vor
einer Brennkammer der regenerativen Abluftreinigungseinrichtung
und ein Wärmebett
nach der Brennkammer angeordnet sind. Dabei können die Wärmebetten erfindungsgemäß ein Wärmetauschrohr
aufweisen. Es ist jedoch auch möglich,
dass kein Wärmetauschrohr
in dem Wärmebett
vorgesehen ist. Die Wärmebetten
sind zyklisch mit dem ersten Fluid beaufschlagbar. Das bedeutet,
dass ein Zustand, in dem eine Beaufschlagung mit dem ersten Fluid
vorliegt, und ein Zustand, in welchem kein erstes Fluid durch das
Wärmebett
strömt,
vorliegen können.
Auf diese Weise kann vorgesehen sein, mit dem Wärmebett einen Teil der Wärme zu regenerieren,
und von einer stromabwärts,
das heißt
nach der Brennkammer gelegenen Position, stromaufwärts, insbesondere
an eine vor der Brennkammer gelegene Position, zu transportieren.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmebett
vor und/oder nach einer Brennkammer angeordnet ist. Je nach gewünschtem,
zu erreichenden Temperaturniveau des zweiten Mediums, kann das einen
Wärmetauscher
aufweisende Wärmebett
aus Strömungssicht
vor der Brennkammer angeordnet sein. Das bedeutet, dass das erste Medium
zunächst
durch das Wärmebett
strömt
und erst anschließend
in die Brennkammer. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das
Wärmebett nach
der Brennkammer angeordnet ist. In diesem Fall kann, bedingt durch
die bei der Verbrennung beziehungsweise Oxidation entstehenden Wärme, ein höheres Temperaturniveau
des zweiten Mediums in dem Wärmetauscher
erreicht werden. Das erste Medium strömt zunächst durch die Brennkammer,
wird dort möglicherweise
mit Brennstoff versehen und verbrannt beziehungsweise oxidiert,
bevor es durch das Wärmebett
strömt,
in welchem der Wärmetauscher vorgesehen
ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmetauschrohr
zumindest abschnittsweise in einem horizontalen Querschnitt des
Wärmebetts
und/oder Formkörpers
verläuft.
Das bedeutet, dass beispielsweise ein horizontaler Querschnitt des Wärmebetts
von dem Wärmetauschrohr
zumindest teilweise durchgriffen ist, also vorteilhafterweise von einer
Seite des Querschnitts auf eine andere verläuft.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmetauschrohr
gebogen und/oder gekrümmt
verläuft.
Durch einen solchen Verlauf kann ein in dem Wärmebett angeordneter Abschnitt
des Wärmetauschrohrs
verlängert
werden. Es ist beispielsweise ein meanderförmiger Verlauf, oder ein Verlauf,
der im Wesentlichen spiralförmig
geformt ist, vorsehbar. Auch ein wendelförmiger Verlauf kann realisiert
sein. Das Wärmetauschrohr
muss dabei nicht notwendigerweise in einer Ebene verlaufen. Es kann
beispielsweise vorgesehen sein, dass über eine Biegung und/oder Krümmung des
Wärmetauschrohrs
eine Verbindung von einer das Wärmetauschrohr
aufweisenden Ebene zu einer weiteren hergestellt ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Zusatzbehälter vorgesehen
ist, in dem das Wärmebett
angeordnet ist. Es ist also nicht notwendig, dass das Wärmebett
in einen durch die Abluftreinigungseinrichtung verlaufenden Medienstroms
des ersten Mediums eingebunden ist. Es kann vielmehr vorgesehen
sein, dass ein Teil des Abluftstroms aus der Abluftreinigungseinrichtung
entnommen und dem Zusatzbehälter
zugeführt
wird, in dem das Wärmebett
angeordnet ist. Da der Zusatzbehälter
beliebig positionierbar ist, kann der Wärmetauscher auch von der Abluftreinigungseinrichtung
entfernt angeordnet sein. Dazu muss lediglich eine Fluidverbindung
zwischen dem Zusatzbehälter
und der Abluftreinigungseinrichtung vorliegen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das zweite Medium Luft,
Wasser oder Öl
ist. Es ist beispielsweise vorstellbar, dass der Wärmetauscher
in dem Wärmebett
zur Verdampfung eines Mediums eingesetzt wird.
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Die
Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Herstellen einer regenerativen
Abluftreinigungseinrichtung, insbesondere gemäß den vorhergehenden Ausführungen,
mit mindestens einem Wärmebett,
das von einem ein erstes Medium darstellenden Abluftstrom durchströmt wird.
Es ist dadurch gekennzeichnet, dass durch das Wärmebett mindestens ein ein
zweites Medium führendes
Wärmetauschrohr verlegt
wird, wobei ein getrennte Medienströme aufweisender Wärmetauscher
ausgebildet wird, der Wärme
im Wärmetauschverfahren
von dem temperaturbeaufschlagten ersten Fluid auf das zweite Fluid überträgt, und
die Medienströme
von dem ersten und dem zweiten Fluid gebildet werden. Somit ist
auf einfache Weise eine regenerative Abluftreinigungseinrichtung
herstellbar, die einen Wärmetauscher
mit den vorstehend genannten Vorteilen aufweist.
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Die
Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels,
und zwar zeigt die
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Figur
einen Querschnitt durch ein Wärmebett.
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Die
Figur zeigt ein Wärmebett 1 einer
nicht dargestellten regenerativen Abluftreinigungseinrichtung. Das
Wärmebett 1 ist
aus mehreren Formkörpern 2 zusammengesetzt,
die hier als keramische Formsteine 3, insbesondere als
Wabensteine, ausgebildet sind. Dargestellt ist ein waagerechter
Querschnitt des Wärmebetts 1,
auf einer Höhe,
auf der Formsteine 3 einer vertikalen Ebene auf Formsteine 3 einer
weiteren vertikalen Ebene stoßen.
An dieser Stelle bilden die Formsteine 3 jeweils zwei Beabstandungselemente 4,
in diesem Fall Standfüße 5,
aus. Diese beabstanden vertikal übereinander
angeordnete Formsteine 3 zueinander, sodass eine randoffene
Ausnehmung 6 vorliegt. Die Ausnehmung 6 bildet hier
einen Wärmetauschrohraufnahmekanal 7.
An einem der Formsteine 3 ist exemplarisch dargestellt, dass
die Formsteine 3 eine wabenförmige Struktur 8 aufweisen
können,
die Strömungskanäle 9 für ein erstes
Medium ausbilden. Die Strömungskanäle 9 sind
voneinander durch Strömungskanalwandungen 10 getrennt.
Diese Strömungskanalwandungen 10 können eine
Beschichtung aufweisen, die zur Vergrößerung einer Oberfläche der
Strömungskanalwandung 10 führt und
so der Verbesserung eines Wärmeübergangs
dient. Die Strömungskanäle 9 durchsetzen
sowohl die Ausnehmung 6 beziehungsweise den Wärmetauscherohraufnahmekanal 7 als
auch die Beabstandungselemente 4 beziehungsweise die Standfüße 5.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass im Bereich der Standfüße 5 die
Strömungskanäle 9 vertikal
aneinandergrenzender Formsteine 3 eine direkte Fluidverbindung
aufweisen, das erste Medium also direkt von dem Strömungskanal 9 des ersten
Formsteins 3 in den Strömungskanal 9 des zweiten
Formsteins 3 strömen
kann. Im Bereich der Ausnehmung 6 liegt dagegen keine direkte
Fluidverbindung zwischen den Strömungskanälen 9 benachbarter
Formsteine 3 vor.
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Vielmehr
strömt
Abluft durch die Strömungskanäle 9 des
einen Formsteins 3 in die Ausnehmung 6 und erst
von dort in die Strömungskanäle 9 des zweiten
Formsteins 3. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Fluidaustausch
zwischen benachbarten Formkörpern
sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung erfolgt.
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In
den Wärmetauschrohraufnahmekanälen 7 der
Formsteine 3 verlaufen Wärmetauschrohre 11. Diese
können
geradlinig oder aber, wie abgebildet, gebogen und/oder gekrümmt verlaufen.
Vorzugsweise ist dies derart vorgesehen, dass stets ein ausreichender
Abstand zu den Standfüßen 5 vorliegt.
Außerhalb
des Wärmebetts
sind die durch das Wärmebett 1 verlaufenden
Wärmetauschrohre 11 an
ein weiteres Wärmetauschrohr 12 angeschlossen.
Die Wärmetauschrohre 11 und 12 bilden
ein Wärmetauschgesamtrohr 13.
Wie dargestellt, sind die Wärmetauschrohre 11 parallel
zueinander angeordnet. Die Gesamtanordnung aus Strömungskanäle 9 aufweisendem
Formstein 3 und den in den Wärmertauschaufnahmekanälen 7 angeordneten
Wärmetauschrohren 11 bildet
einen Wärmetauscher 14 aus. Mit
diesem kann Wärme
von einem durch die Strömungskanäle 9 strömenden ersten
Medium auf ein zweites Medium übertragen
werden, welches durch die Wärmetauschrohre 11 strömt.
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Es
ergibt sich folgende Funktion: Während des
Betriebs der Abluftreinigungseinrichtung kann ein erstes Medium
durch die Strömungskanäle 9 der Formsteine 3 strömen. Dieses
erste Medium ist beispielsweise durch einen Verbrennungs- oder Oxidationsprozess
aufgeheizt. In Folge dessen geht Wärme von dem heißen ersten
Medium auf den Formstein 3 über. Gleichzeitig strömt ein zweites
Medium durch die Wärmetauschrohre 11 und 12,
wobei sich das zweite Medium auf einem niedrigeren Temperaturniveau
als das erste Me dium befindet. Damit geht Wärme von dem ersten Fluid beziehungsweise
dem aufgeheizten Formstein 3 auf die Wärmetauschrohre 11 und
damit auf das zweite Medium über.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass eine Außenoberfläche der Wärmetauschrohre 11 in
Fluidkontakt mit dem durch die Strömungskanäle 9 strömenden ersten
Medium steht. Auf diese Weise ist ein besonders effizienter Wärmeübergang
gewährleistet.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Wärmetauschrohre 11 in einem
Wärmetauschrohraufnahmekanal 7 angeordnet
sind, der nicht mit den Strömungskanälen 9 in Fluidverbindung
steht. In diesem Fall erfolgt eine Aufheizung des zweiten Mediums über Wärmeleitung des
Formsteins 3 beziehungsweise des Wärmetauschrohrs 11.
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Alternativ
kann es auch vorgesehen sein, dass das erste und zweite Medium nicht
zeitgleich durch den Formstein 3 beziehungsweise die Wärmetauschrohre 11 strömen. Bevorzugt
wird der Formstein derart eingesetzt, dass zunächst das erste Medium durch
die Strömungskanäle 9 strömt und damit den
Formstein 3 aufheizt. Hat der Formstein 3 ein
bestimmtes Temperaturniveau erreicht, so wird der Strom des ersten
Mediums unterbrochen und das zweite Medium durch die Wärmetauschrohre 11 geleitet.
Wie vorstehend beschrieben, kann sich das zweite Fluid nun durch
Wärmeleitung
des aufgeheizten Formsteins 3 auf das Wärmetauschrohr 11 und somit
das zweite Fluid aufheizen. In diesem Fall ist der Betrieb des Wärmetauschers 14 nicht
stationär, das
heißt,
dass sich das Wärmebett
abkühlt,
da Wärme
auf das zweite Medium übertragen
wird. Es kann vorgesehen sein, das zweite Medium trotz des Abkühlens auf
einer gleichbleibenden Temperatur zu halten, indem es durch ein
Wärmetauschrohr 11 geleitet
wird, welches sich in einem Bereich es Wärmebetts 1 befindet,
welcher die Temperatur aufweist, die notwendig ist, um das zweite
Medium auf die gewünschte
Temperatur zu bringen. Zu diesem Zweck kann es vorgesehen sein,
ein Temperaturprofil des Wärmebetts 1 zu
ermitteln und eine gezielte Einleitung des zweiten Mediums in das
jeweils geeignet Wärmetauschrohr 11 vorzunehmen.
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Es
kann auch vorgesehen sein, mittels des Wärmetauschers 14 die
Betriebssicherheit der Abluftreinigungseinrichtung zu erhöhen. Beispielsweise können durch
Vorreaktionen im unteren Bereich des Wärmebetts 1 in dem
Wärmebett 1 hohe
Temperaturen auftreten, die möglicherweise
eine Beschädigung der
Abluftreinigungseinrichtung zur Folge haben können. Mittels des Wärmetauschers 14 kann
dem Wärmebett 1 Wärme entzogen
werden und dieses somit wieder auf ein vorgesehenes Temperaturniveau
gebracht werden.