DE102010012006A1 - Heat exchanger for thermal exhaust air cleaning system, has heat exchanger pipe, whose inner space is flow-throughable by inner fluid medium, where wall of heat exchanger pipe has turbulence-generating structure at its inner side - Google Patents

Heat exchanger for thermal exhaust air cleaning system, has heat exchanger pipe, whose inner space is flow-throughable by inner fluid medium, where wall of heat exchanger pipe has turbulence-generating structure at its inner side Download PDF

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Abstract

The heat exchanger has a heat exchanger pipe (208), whose inner space is flow-throughable by an inner fluid medium. A wall (242) of the heat exchanger pipe has a turbulence-generating structure at its inner side (238) or at its outer side (240). The turbulence-generating structure has a structural element (251) which is extended around the longitudinal axis (246) of the heat exchanger pipe over a circumferential angle of 180 degree. Independent claims are also included for the following: (1) a thermal exhaust air cleaning system with a combustion chamber; and (2) a method for cleaning an exhaust air flow by a thermal exhaust air cleaning system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für eine thermische Abluftreinigungsanlage, der mindestens ein Wärmetauscherrohr umfasst, dessen Innenraum von einem inneren fluiden Medium durchströmbar ist und das an seiner Außenseite von einem äußeren fluiden Medium umströmbar ist.The present invention relates to a heat exchanger for a thermal exhaust air purification system comprising at least one heat exchanger tube, the interior of which can be flowed through by an internal fluid medium and on the outside of which an external fluid medium can flow.

Dabei kann das äußere fluide Medium insbesondere ein oxidierbare Bestandteile enthaltener Rohgasstrom sein, der nach dem Durchlaufen des Wärmetauschers einer Brennkammer der thermischen Abluftreinigungsanlage zugeführt wird. In der Brennkammer wird durch zumindest teilweises Oxidieren der oxidierbaren Bestandteile des Rohgasstroms ein Reingasstrom erzeugt, welcher anschließend als inneres fluides Medium den Innenraum des Wärmetauscherrohres durchströmt, so dass Wärme aus dem Reingasstrom auf den Rohgasstrom übertragen wird.In this case, the outer fluid medium may be, in particular, a crude gas stream contained in an oxidizable constituent which, after passing through the heat exchanger, is fed to a combustion chamber of the thermal exhaust air purification plant. In the combustion chamber, a clean gas stream is generated by at least partially oxidizing the oxidizable constituents of the crude gas stream, which then flows through the interior of the heat exchanger tube as an inner fluid medium, so that heat is transferred from the clean gas stream to the raw gas stream.

Alternativ hierzu kann auch das Rohgas als inneres fluides Medium und das Reingas als äußeres fluides Medium verwendet werden.Alternatively, the raw gas may be used as the inner fluid medium and the clean gas as the outer fluid medium.

Für den Wärmeaustausch zwischen dem Rohgasstrom und dem Reingasstrom einer thermischen Abluftreinigungsanlage werden im bekannten Stand der Technik Glattrohre verwendet.For the heat exchange between the raw gas stream and the clean gas flow of a thermal exhaust air purification system smooth tubes are used in the prior art.

Ferner ist es bekannt, zusätzliche Bauteile, beispielsweise um ihre Längsrichtung verdrillte Blechstreifen, in solche Glattrohre einzubauen, um Turbulenz in der Strömung durch den Innenraum des Wärmetauscherrohres zu erzeugen und dadurch den Wärmeaustausch zwischen dem inneren fluiden Medium und dem äußeren fluiden Medium zu verbessern. Solche in die Wärmetauscherrohre eingebaute Turbulenzeinrichtungen führen jedoch zu einem erhöhten Fertigungsaufwand, vergrößern den Strömungswiderstand und können durch Anlagerung von Feststoffpartikeln aus dem inneren fluiden Medium zu Verstopfungen führen.Further, it is known to incorporate additional components, such as sheet metal strips twisted around their longitudinal direction, into such smooth tubes to create turbulence in the flow through the interior of the heat exchanger tube and thereby enhance the heat exchange between the inner fluid medium and the outer fluid medium. However, such incorporated in the heat exchanger tubes turbulence devices lead to increased manufacturing costs, increase the flow resistance and can lead to blockages by addition of solid particles from the inner fluid medium.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher für eine thermische Abluftreinigungsanlage der vorstehend genannten Art zu schaffen, welcher einen besonders effizienten Wärmeübergang zwischen dem inneren fluiden Medium und dem äußeren fluiden Medium ermöglicht.The present invention has for its object to provide a heat exchanger for a thermal exhaust air purification system of the aforementioned type, which allows a particularly efficient heat transfer between the inner fluid medium and the outer fluid medium.

Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher für eine thermische Abluftreinigungsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wandung mindestens eines Wärmetauscherrohres an ihrer Innenseite und/oder an ihrer Außenseite eine Turbulenz erzeugende Struktur aufweist.This object is achieved in a heat exchanger for a thermal exhaust air purification system having the features of the preamble of claim 1 according to the invention in that the wall of at least one heat exchanger tube has on its inside and / or on its outside a turbulence generating structure.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, eine erhöhte Turbulenz in dem den Innenraum des Wärmetauscherrohres durchströmenden inneren fluiden Medium und/oder in dem das Wärmetauscherrohr umströmenden äußeren fluiden Medium dadurch zu erzielen, dass die Wandung des Wärmetauscherrohres selbst an ihrer Innenseite und/oder an ihrer Außenseite so strukturiert wird, dass in der die Turbulenz erzeugende Struktur anströmenden Fiuidströmung eine starke Turbulenz erzeugt wird, welche den Wärmeübertrag durch die Wandung des Wärmetauscherrohres zwischen dem inneren fluiden Medium und dem äußeren fluiden Medium erhöht.The present invention is based on the concept of achieving an increased turbulence in the inner fluid medium flowing through the interior of the heat exchanger tube and / or in the outer fluid medium flowing around the heat exchanger tube in that the wall of the heat exchanger tube itself on its inside and / or on its Outside is structured so that in the turbulence generating structure flowing to the Fiuidströmung a strong turbulence is generated, which increases the heat transfer through the wall of the heat exchanger tube between the inner fluid medium and the outer fluid medium.

Dadurch, dass erfindungsgemäß die gewünschte Turbulenz durch die Oberflächenstruktur der Wandung des Wärmetauscherrohres selbst erzeugt wird, ist es nicht erforderlich, zusätzliche Bauteile in das Wärmetauscherrohr einzubringen, um die Turbulenz der Strömung zu erhöhen und den Wärmeaustausch zu verbessern.Characterized in that according to the invention the desired turbulence is generated by the surface structure of the wall of the heat exchanger tube itself, it is not necessary to introduce additional components in the heat exchanger tube in order to increase the turbulence of the flow and to improve the heat exchange.

Dadurch wird der Fertigungs- und Materialaufwand für den erfindungsgemäßen Wärmetauscher reduziert.As a result, the production and material costs for the heat exchanger according to the invention is reduced.

Ferner bleibt im Innenraum des Wärmetauscherrohres ein großer durchströmbarer Querschnitt erhalten, was den Strömungswiderstand verringert und Verstopfungen durch die Anlagerung von Feststoffpartikeln aus dem inneren fluiden Medium vermeidet.Furthermore, in the interior of the heat exchanger tube, a large flow-through cross section is obtained, which reduces the flow resistance and avoids blockages by the addition of solid particles from the inner fluid medium.

Vorzugsweise umfasst die Turbulenz erzeugende Struktur mindestens ein Strukturelement, das sich über einen Umfangswinkel von mindestens 180° um die Längsachse des Wärmetauscherrohres herum erstreckt.Preferably, the turbulence-generating structure comprises at least one structural element which extends over a circumferential angle of at least 180 ° about the longitudinal axis of the heat exchanger tube.

Dadurch, dass die Turbulenz erzeugende Struktur mindestens ein Strukturelement umfasst, das sich, vorzugsweise ohne Unterbrechungen, über einen Umfangswinkel von mindestens 180° um die Längsachse des Wärmetauscherrohres herum erstreckt, wird eine homogenere Temperaturverteilung längs des Rohrumfangs erzielt, als dies bei Strukturelementen der Fall wäre, welche sich nur über einen kleineren Umfangswinkel erstrecken.Characterized in that the turbulence generating structure comprises at least one structural element, which extends, preferably without interruptions, over a circumferential angle of at least 180 ° around the longitudinal axis of the heat exchanger tube, a more homogeneous temperature distribution along the tube circumference is achieved, as would be the case with structural elements which extend only over a smaller circumferential angle.

Durch die homogenere Temperaturverteilung längs des Rohrumfangs wird eine effizientere Wärmeübertragung zwischen dem inneren fluiden Medium und dem äußeren fluiden Medium erzielt.The more homogeneous temperature distribution along the circumference of the tube achieves more efficient heat transfer between the inner fluid medium and the outer fluid medium.

Besonders günstig ist es zur Erzielung einer homogenen Temperaturverteilung längs des Rohrumfangs, wenn die Turbulenz erzeugende Struktur mindestens ein Strukturelement umfasst, das sich über einen Umfangswinkel von mindestens 360° um die Längsachse des Wärmetauscherrohres herum erstreckt.It is particularly favorable for achieving a homogeneous temperature distribution along the Pipe circumference, when the turbulence generating structure comprises at least one structural element which extends over a circumferential angle of at least 360 ° around the longitudinal axis of the heat exchanger tube around.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Turbulenz erzeugende Struktur mehrere Strukturelemente umfasst, welche sich über einen Umfangswinkel von mindestens 180°, vorzugsweise von mindestens 360°, um die Längsachse des Rohres herum erstrecken.Furthermore, it can be provided that the turbulence-generating structure comprises a plurality of structural elements which extend over a circumferential angle of at least 180 °, preferably of at least 360 °, around the longitudinal axis of the tube.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich alle Strukturelemente der Turbulenz erzeugenden Struktur über einen Umfangswinkel von mindestens 180°, vorzugsweise mindestens 360°, um die Längsachse des Rohres herum.In a preferred embodiment of the invention, all structural elements of the turbulence-generating structure extend over a circumferential angle of at least 180 °, preferably at least 360 °, about the longitudinal axis of the tube.

Das mindestens eine Strukturelement kann insbesondere als ein an der Wandung des Wärmetauscherrohres ausgebildeter Vorsprung oder eine an der Wandung des Wärmetauscherrohres ausgebildete Vertiefung ausgebildet sein und vorzugsweise im Wesentlichen linienförmige Gestalt aufweisen.The at least one structural element can in particular be designed as a projection formed on the wall of the heat exchanger tube or a depression formed on the wall of the heat exchanger tube and preferably have a substantially linear shape.

Vorzugsweise sind im Innenraum des Wärmetauscherrohres keine zusätzlichen Bauteile, insbesondere keine Bauteile zur Turbulenzerzeugung, vorhanden.Preferably, no additional components, in particular no components for generating turbulence, are present in the interior of the heat exchanger tube.

Die Turbulenz erzeugende Struktur umfasst als Strukturelemente vorzugsweise an der Innenseite und/oder an der Außenseite der Wandung des Wärmetauscherrohres ausgebildete Vorsprünge und/oder Vertiefungen, welche insbesondere im Wesentlichen linienförmig ausgebildet sind.The turbulence-generating structure comprises as structural elements preferably on the inside and / or on the outside of the wall of the heat exchanger tube formed projections and / or depressions, which are in particular formed substantially linear.

Die Strukturlinien, längs welcher diese Vorsprünge und/oder Vertiefungen verlaufen, sind vorzugsweise zumindest abschnittsweise schräg zur Längsachse des Wärmetauscherrohres ausgerichtet.The structural lines, along which these projections and / or depressions extend, are preferably oriented at least in sections obliquely to the longitudinal axis of the heat exchanger tube.

Besonders günstig ist es, wenn die Turbulenz erzeugende Struktur als Strukturelement einen oder mehrere Vorsprünge an der Innenseite der Wandung des Wärmetauscherrohres und/oder eine oder mehrere Vertiefungen an der Außenseite der Wandung des Wärmetauscherrohres umfasst.It is particularly favorable if the turbulence-generating structure comprises as structural element one or more projections on the inside of the wall of the heat exchanger tube and / or one or more depressions on the outside of the wall of the heat exchanger tube.

Die Strukturlinien, längs welcher die Vorsprünge bzw. Vertiefungen verlaufen, können sich grundsätzlich von einem Anfangspunkt bis zu einem Endpunkt über eine beliebige Länge erstrecken oder auch ringförmig geschlossen ausgebildet sein.The structural lines, along which the projections or depressions extend, may in principle extend from an initial point to an end point over an arbitrary length or may also be of annular design.

Ferner ist es möglich, dass sich die Vorsprünge bzw. Vertiefungen zumindest abschnittsweise längs wendelförmiger Strukturlinien an der Wandung des Wärmetauscherrohres erstrecken.Furthermore, it is possible that the projections or depressions extend at least in sections along helical structure lines on the wall of the heat exchanger tube.

In diesem Fall erstrecken sich die als Vorsprünge bzw. Vertiefungen ausgebildeten Strukturelemente über einen Umfangswinkel, der einem Mehrfachen von 360° entspricht, um die Längsachse des Wärmetauscherrohres herum.In this case, the structural elements formed as projections or recesses extend over a circumferential angle corresponding to a multiple of 360 ° about the longitudinal axis of the heat exchanger tube.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Wärmetauscherrohr des Wärmetauschers als ein Drallrohr ausgebildet ist.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that at least one heat exchanger tube of the heat exchanger is designed as a swirl tube.

Solche Drallrohre sind beispielsweise in der DIN 28178 (in der Fassung vom Mai 2009) beschrieben.Such swirl tubes are for example in the DIN 28178 (as amended in May 2009).

Ein Drallrohr weist eine längs einer wendelförmigen Bahn um seine Längsachse verlaufende Verformung der Wandung auf, durch welche an der Innenseite der Wandung ein wendelförmiger Vorsprung und entsprechend hierzu an der Außenseite der Wandung eine wendelförmige Vertiefung ausgebildet ist.A swirl tube has a longitudinally extending along a helical path deformation of the wall, through which on the inside of the wall, a helical projection and corresponding thereto on the outside of the wall, a helical recess is formed.

Die Wanddicke der Wandung ändert sich durch diese Verformung im Wesentlichen nicht.The wall thickness of the wall is not substantially changed by this deformation.

Der wendelförmige Vorsprung und die wendelförmige Vertiefung bilden Strukturelemente einer Turbulenz erzeugenden Struktur des Drallrohres.The helical projection and the helical depression form structural elements of a turbulence-generating structure of the swirl tube.

Ein Drallrohr kann insbesondere durch einen Prägevorgang, der an einem Glattrohr ausgeführt wird, hergestellt werden.A swirl tube can in particular be produced by an embossing process which is carried out on a smooth tube.

Erfindungsgemäß kann ein Einfach-Drallrohr verwendet werden, dessen Drallung einen oder mehrere linienförmige Vorsprünge und eine oder mehrere linienförmige Vertiefungen aufweist, welche sich im selben Drehsinn um die Längsachse des Drallrohrs winden.According to the invention, a single swirl tube can be used whose swirling has one or more line-shaped projections and one or more line-shaped depressions which wind in the same direction of rotation about the longitudinal axis of the swirl tube.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Wärmetauscherrohr als ein Kreuz-Drallrohr ausgebildet ist, welches mindestens zwei wendelförmige Vorsprünge mit einander entgegengesetzter Drehrichtung um die Längsachse des Drallrohrs und mindestens zwei wendelförmige Vertiefungen mit einander entgegengesetzter Drehrichtung um die Längsachse des Drallrohrs aufweist.Alternatively, it can also be provided that at least one heat exchanger tube is designed as a cross-twist tube having at least two helical projections with opposite rotational direction about the longitudinal axis of the swirl tube and at least two helical depressions with opposite rotational direction about the longitudinal axis of the swirl tube.

Als Drallwinkel α wird bei einem Drallrohr der Winkel bezeichnet, um den der wendelförmige Pfad der Drallung gegenüber einer senkrecht zur Längsachse des Drallrohres verlaufenden Ebene geneigt ist.In the case of a swirl tube, the angle at which the helical path of the swirl is inclined relative to a plane perpendicular to the longitudinal axis of the swirl tube is referred to as swirl angle α.

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Wärmetauscherrohr einen Drallwinkel α von ungefähr 10° bis ungefähr 40°, vorzugsweise von ungefähr 20° bis ungefähr 30°, insbesondere von ungefähr 25°, aufweist. In the heat exchanger according to the invention can be provided that at least one heat exchanger tube has a helix angle α of about 10 ° to about 40 °, preferably from about 20 ° to about 30 °, in particular of about 25 °.

Durch die Verwendung von Drallrohren als Wärmetauscherrohre kann gegenüber der Verwendung von Glattrohren bei gleicher Wärmeübertragungsleistung eine Verringerung der erforderlichen Rohrlänge um bis zu 15% bei einem nach dem Kreuz-Gegenstrom-Prinzip arbeitenden Wärmetauscher und um bis zu 30% bei einem im direkten Gegenstrom-Prinzip arbeitenden Wärmetauscher erzielt werden.By using swirl tubes as heat exchanger tubes can be compared to the use of smooth tubes with the same heat transfer performance, a reduction of the required tube length by up to 15% for a cross-countercurrent principle working heat exchanger and up to 30% in a direct countercurrent principle working heat exchanger can be achieved.

Wird die Rohrlänge beibehalten, so steigert sich die Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers bei der Verwendung von Drallrohren entsprechend. Der Einsatz von Drallrohren im Wärmetauscher einer thermischen Abluftreinigungsanlage reduziert somit die benötigte Anlagengröße oder steigert die Effizienz der Wärmeübertragung bei gleich bleibender Baugröße des Wärmetauschers.If the tube length is maintained, the heat transfer performance of the heat exchanger increases correspondingly when using swirl tubes. The use of swirl tubes in the heat exchanger of a thermal exhaust air purification system thus reduces the required system size or increases the efficiency of heat transfer with the same size of the heat exchanger.

Um eine gute Turbulenz erzeugende Wirkung der Turbulenz erzeugenden Struktur (sei es bei einem Drallrohr oder bei einer anders ausgebildeten Turbulenz erzeugenden Struktur) zu erzielen, ist es günstig, wenn die Turbulenz erzeugende Struktur eine radiale Ausdehnung aufweist, die mindestens 20% der Wanddicke t des Wärmetauscherrohres beträgt.In order to achieve a good turbulence-generating effect of the turbulence-generating structure (be it with a swirl tube or with a differently formed turbulence-generating structure), it is favorable if the turbulence-generating structure has a radial extent which is at least 20% of the wall thickness t of FIG Heat exchanger tube is.

Bei einem Drallrohr entspricht die radiale Ausdehnung der Turbulenz erzeugenden Struktur der Dralltiefe h, d. h. der durch die Drallung verursachten Differenz zwischen dem größten Außenradius des Wärmetauscherrohres und dem kleinsten Außenradius des Wärmetauscherrohres (im Bereich der durch die Drallung erzeugten Vertiefung).In the case of a swirl tube, the radial extent of the turbulence-generating structure corresponds to the swirl depth h, d. H. the difference caused by the twist between the largest outer radius of the heat exchanger tube and the smallest outer radius of the heat exchanger tube (in the region of the depression generated by the swirling).

Um die mechanische Stabilität des Wärmetauscherrohres nicht zu beeinträchtigen und den durchströmbaren freien Querschnitt des Wärmetauscherrohres nicht unnötig zu verringern, ist es ferner günstig, wenn die Turbulenz erzeugende Struktur eine radiale Ausdehnung aufweist, die kleiner ist als die Wanddicke t des Wärmetauscherrohres.In order not to impair the mechanical stability of the heat exchanger tube and not unnecessarily reduce the flow-through free cross section of the heat exchanger tube, it is also advantageous if the turbulence generating structure has a radial extent which is smaller than the wall thickness t of the heat exchanger tube.

Vorzugsweise ist die radiale Ausdehnung der Turbulenz erzeugenden Struktur kleiner als die Hälfte der Wanddicke t der Wandung des Wärmetauscherrohres.Preferably, the radial extent of the turbulence-generating structure is smaller than half the wall thickness t of the wall of the heat exchanger tube.

Grundsätzlich kann das Wärmetauscherrohr aus jedem beliebigen Material gebildet sein, das bei der höchsten im inneren fluiden Medium oder im äußeren fluiden Medium im Betrieb des Wärmetauschers auftretenden Temperatur dauerhaft eine ausreichende mechanische und chemische Beständigkeit aufweist.In principle, the heat exchanger tube may be formed from any material which permanently has sufficient mechanical and chemical resistance at the highest temperature occurring in the inner fluid medium or in the outer fluid medium during operation of the heat exchanger.

Besonders günstig ist es, wenn die Wandung des Wärmetauscherrohres aus einem metallischen Material, vorzugsweise aus einem nichtrostenden Stahlmaterial, gebildet ist.It is particularly favorable when the wall of the heat exchanger tube is formed from a metallic material, preferably from a stainless steel material.

Geeignete nichtrostende Stahlmaterialien sind beispielsweise die nichtrostenden Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4301 (mit reduziertem Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,045 Gewichtsprozent), 1.4401 (mit reduziertem Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,045 Gewichtsprozent), 1.4541 und 1.4571 gemäß der DIN EN 10217-7 .Suitable stainless steel materials include stainless steel grades 1.4301 (having a reduced carbon content of at most 0.045 weight percent), 1.4401 (having a reduced carbon content of at most 0.045 weight percent), 1.4541 and 1.4571 according to U.S. Pat DIN EN 10217-7 ,

Grundsätzlich kann das Wärmetauscherrohr eine flexible Wandung oder eine starre Wandung aufweisen.In principle, the heat exchanger tube can have a flexible wall or a rigid wall.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher der thermischen Abluftreinigungsanlage mehrere Wärmetauscherrohre umfasst, die zusammen ein Wärmetauscherrohr-Bündel bilden.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the heat exchanger of the thermal exhaust air purification system comprises a plurality of heat exchanger tubes, which together form a heat exchanger tube bundle.

Ein solches Wärmetauscherrohr-Bündel kann insbesondere im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet sein, wobei die Wärmetauscherrohre in einer oder mehreren Lagen um eine Längsachse des Wärmetauscherrohr-Bündels angeordnet sind und wobei die Wärmetauscherrohre derselben Lage jeweils denselben radialen Abstand von der Längsachse des Wärmetauscherrohr-Bündels aufweisen.Such a heat exchanger tube bundle may in particular be substantially hollow-cylindrical, wherein the heat exchanger tubes are arranged in one or more layers about a longitudinal axis of the heat exchanger tube bundle and wherein the heat exchanger tubes of the same layer each have the same radial distance from the longitudinal axis of the heat exchanger tube bundle.

Vorzugsweise sind die Wärmetauscherrohre derselben Lage im Wesentlichen äquidistant längs des Umfangs des Wärmetauscherrohr-Bündels in der jeweiligen Lage verteilt.Preferably, the heat exchanger tubes of the same layer are distributed substantially equidistantly along the circumference of the heat exchanger tube bundle in the respective layer.

Das Wärmetauscherrohr-Bündel kann ein oder mehrere Lagen von Wärmetauscherrohren, vorzugsweise zwei bis vier Lagen, insbesondere drei Lagen, umfassen.The heat exchanger tube bundle may comprise one or more layers of heat exchanger tubes, preferably two to four layers, in particular three layers.

Der Strömungsweg des äußeren fluiden Mediums kann, insbesondere durch mechanische Umlenkeinrichtungen, so geführt sein, dass das äußere fluide Medium mindestens ein Wärmetauscherrohr, vorzugsweise im Wesentlichen alle Wärmetauscherrohre, des Wärmetauschers zumindest abschnittsweise, vorzugsweise im Wesentlichen überall, quer zu der Längsrichtung des jeweiligen Wärmetauscherrohres umströmt.The flow path of the outer fluid medium, in particular by mechanical deflection, be guided so that the outer fluid medium flows around at least one heat exchanger tube, preferably substantially all heat exchanger tubes of the heat exchanger at least in sections, preferably substantially everywhere, transversely to the longitudinal direction of the respective heat exchanger tube ,

Ferner ist zur Maximierung des Wärmeübertrags die mittlere Strömungsrichtung des äußeren fluiden Mediums im Wärmetauscher vorzugsweise entgegengesetzt zur mittleren Strömungsrichtung des inneren fluiden Mediums im Wärmetauscher gerichtet.Furthermore, in order to maximize the heat transfer, the mean flow direction of the outer fluid medium in the heat exchanger is preferably opposite to the mean flow direction directed to the internal fluid medium in the heat exchanger.

Der erfindungsgemäße Wrmetauscher kann somit nach dem Kreuz-Gegenstrom-Prinzip aufgebaut sein.The heat exchanger according to the invention can thus be constructed according to the cross-countercurrent principle.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass der Strömungsweg des äußeren fluiden Mediums durch den Wärmetauscher so geführt ist, dass das äußere fluide Medium mindestens ein Wärmetauscherrohr, vorzugsweise im Wesentlichen alle Wärmetauscherrohre, des Wärmetauschers zumindest abschnittsweise, vorzugsweise im Wesentlichen überall, im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des jeweiligen Wärmetauscherrohres umströmt.Alternatively or additionally, it can also be provided that the flow path of the outer fluid medium through the heat exchanger is guided so that the outer fluid medium at least one heat exchanger tube, preferably substantially all heat exchanger tubes, the heat exchanger at least in sections, preferably substantially everywhere substantially flows around parallel to the longitudinal axis of the respective heat exchanger tube.

Auch bei dieser Ausgestaltung des Strömungswegs des äußeren fluiden Mediums ist vorzugsweise vorgesehen, dass die mittlere Strömungsrichtung des äußeren fluiden Mediums durch den Wärmetauscher entgegengesetzt zur mittleren Strömungsrichtung des inneren fluiden Mediums durch den Wärmetauscher gerichtet ist.Also in this embodiment of the flow path of the outer fluid medium is preferably provided that the mean flow direction of the outer fluid medium is directed through the heat exchanger opposite to the mean flow direction of the inner fluid medium through the heat exchanger.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann demnach auch nach dem direkten Gegenstrom-Prinzip ausgebildet sein.The heat exchanger according to the invention can therefore also be designed according to the direct countercurrent principle.

Durch das Zusammenwirken der Turbulenz erzeugenden Struktur an der Innenseite und/oder an der Außenseite der Wandung des Wärmetauscherrohres und des direkten Gegenstrom-Prinzips wird ein besonders wirksamer Wärmeübergang zwischen dem inneren fluiden Medium und dem äußeren fluiden Medium erzielt.By the interaction of the turbulence generating structure on the inside and / or on the outside of the wall of the heat exchanger tube and the direct countercurrent principle, a particularly effective heat transfer between the inner fluid medium and the outer fluid medium is achieved.

Um eine Strömungsführung für das äußere fluide Medium nach dem direkten Gegenstrom-Prinzip zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn der Wärmetauscher mindestens ein Halteelement umfasst, an dem mindestens ein Wärmetauscherrohr gehalten ist, wobei das Halteelement mindestens eine Durchtrittsöffnung für den Durchtritt des äußeren fluiden Mediums durch das Halteelement aufweist.In order to enable a flow guidance for the external fluid medium according to the direct countercurrent principle, it is advantageous if the heat exchanger comprises at least one holding element on which at least one heat exchanger tube is held, wherein the holding element at least one passage opening for the passage of the outer fluid Having medium through the retaining element.

Das äußere fluide Medium kann in diesem Fall parallel zur Längsachse des Wärmetauscherrohres durch die Durchtrittsöffnung in dem Halteelement hindurchströmen.In this case, the outer fluid medium can flow through the passage opening in the holding element parallel to the longitudinal axis of the heat exchanger tube.

Im Gegensatz hierzu ist bei einem Wärmetauscher nach dem Kreuz-Gegenstrom-Prinzip vorzugsweise vorgesehen, dass der Wärmetauscher mindestens ein Halteelement umfasst, an dem mindestens ein Wärmetauscherrohr gehalten ist, wobei das Halteelement keine Durchtrittsöffnung für den Durchtritt des äußeren fluiden Mediums durch das Halteelement aufweist, so dass das äußere fluide Medium nicht durch das Halteelement hindurch strömen kann, sondern durch das Halteelement umgelenkt wird.In contrast, it is preferably provided in a heat exchanger according to the cross-countercurrent principle that the heat exchanger comprises at least one holding element on which at least one heat exchanger tube is held, wherein the holding element has no passage opening for the passage of the outer fluid medium through the holding element, so that the outer fluid medium can not flow through the holding element, but is deflected by the holding element.

Durch Verwendung mehrerer relativ zueinander versetzt angeordneter Halteelemente kann in diesem Fall eine mechanische Umlenkeinrichtung geschaffen werden, welche das äußere fluide Medium auf einen gewundenen Strömungspfad durch den Wärmetauscher zwingt.By using a plurality of relatively staggered retaining elements, a mechanical deflection device can be provided in this case, which forces the outer fluid medium onto a tortuous flow path through the heat exchanger.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer thermischen Abluftreinigungsanlage, die eine Brennkammer und mindestens einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher umfasst.The heat exchanger according to the invention is particularly suitable for use in a thermal exhaust air purification system comprising a combustion chamber and at least one heat exchanger according to the invention.

Eine erfindungsgemäße thermische Abluftreinigungsanlage weist vorzugsweise einen Rohgasdurchsatz von mindestens 1.000 Nm3/h, insbesondere von mindestens 10.000 Nm3/h auf (1 Nm3 = 1 Normkubikmeter).A thermal exhaust air purification system according to the invention preferably has a raw gas throughput of at least 1,000 Nm 3 / h, in particular of at least 10,000 Nm 3 / h (1 Nm 3 = 1 standard cubic meter).

Eine solche thermische Abluftreinigungsanlage kann zur Behandlung von Abluft eingesetzt werden, welche aus verschiedensten industriellen Produktionsprozessen stammt, beispielsweise aus der Lackierung von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, aus der Imprägnierung von Karton oder von Filterpapieren, aus der Herstellung von gummierten Förderbändern, aus der Bedruckung von Verpackungsmaterialien, aus der Lackierung von Kreditkartenrohlingen, aus der Tapetenherstellung, aus der Beschichtung von Bleiband, aus der Herstellung von Dichtungen oder aus der Imprägnierung von gewebtem Glas.Such a thermal exhaust air purification system can be used for the treatment of exhaust air, which comes from a variety of industrial production processes, for example from the painting of workpieces, in particular vehicle bodies, from the impregnation of cardboard or filter papers, from the production of rubberized conveyor belts, from the printing of Packaging materials, from the coating of credit card blanks, from wallpaper production, from the coating of lead strip, from the manufacture of seals or from the impregnation of woven glass.

Ein besonders kompakter Aufbau der thermischen Abluftreinigungsanlage ergibt sich, wenn mindestens ein Wärmetauscher zumindest abschnittsweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, die Brennkammer der thermischen Abluftreinigungsanlage umgibt.A particularly compact design of the thermal exhaust air purification system results when at least one heat exchanger at least partially, preferably substantially completely, surrounds the combustion chamber of the thermal exhaust air purification system.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann aber auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Wärmetauscher, der insbesondere zur Vorwärmung des Rohgases vor dem Eintritt in die Brennkammer dient, in Richtung der Längsachse der Brennkammer gegenüber der Brennkammer versetzt angeordnet ist.Alternatively or additionally, however, it can also be provided that at least one heat exchanger, which serves in particular for preheating the raw gas before it enters the combustion chamber, is arranged offset in the direction of the longitudinal axis of the combustion chamber relative to the combustion chamber.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen thermischen Abluftreinigungsanlage ist vorgesehen, dass die thermische Abluftreinigungsanlage einen Reingaskanal umfasst, durch welchen in der Brennkammer erzeugtes Reingas von einem Reingasaustritt der Brennkammer zu einem Reingaseintritt des Wärmetauschers strömt, wobei der Reingaskanal zumindest abschnittsweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, die Brennkammer umgibt und zumindest abschnittsweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, von dem Wärmetauscher umgeben ist. Dies ermöglicht es, das Reingas in dem Wärmetauscher im Gegenstrom zu dem Rohgas zu führen, ohne die gesamte Baulänge der Einheit aus Brennkammer und Wärmetauscher zu vergrößern.In a preferred embodiment of the thermal exhaust air purification system according to the invention it is provided that the thermal exhaust air purification system comprises a clean gas duct through which clean gas generated in the combustion chamber flows from a clean gas outlet of the combustion chamber to a clean gas inlet of the heat exchanger, the clean gas duct at least partially, preferably substantially completely, the Combustion chamber surrounds and at least partially, preferably substantially completely surrounded by the heat exchanger. This makes it possible to guide the clean gas in the heat exchanger in countercurrent to the raw gas, without increasing the overall length of the unit of combustion chamber and heat exchanger.

Grundsätzlich kann das in der Brennkammer der thermischen Abluftreinigungsanlage erzeugte Reingas als äußeres fluides Medium oder als inneres fluides Medium verwendet werden.In principle, the clean gas generated in the combustion chamber of the thermal exhaust air purification system can be used as an outer fluid medium or as an inner fluid medium.

Da das Reingas eine höhere Temperatur aufweist als das sekundärseitig den Wärmetauscher durchströmende fluide Medium, ist es günstig, wenn in der Brennkammer erzeugtes Reingas dem Innenraum eines Wärmetauscherrohres zuführbar ist, so dass das Reingas als inneres fluides Medium verwendet wird. In diesem Fall muss die Wärmedämmung eines Außengehäuses des Wärmetauschers nur auf die niedrigere Temperatur des von dem Reingas zu erwärmenden äußeren fluiden Mediums, welche niedriger ist als die Temperatur des Reingases, abgestimmt werden.Since the clean gas has a higher temperature than the fluid medium flowing through the secondary side of the heat exchanger, it is favorable if clean gas generated in the combustion chamber can be supplied to the interior of a heat exchanger tube, so that the clean gas is used as the inner fluid medium. In this case, the thermal insulation of an outer casing of the heat exchanger must be adjusted only to the lower temperature of the outer fluid to be heated by the clean gas, which is lower than the temperature of the clean gas.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann in der thermischen Abluftreinigungsanlage dazu verwendet werden, Wärme von dem in der Brennkammer der thermischen Abluftreinigungsanlage erzeugten Reingas auf das der Brennkammer zuzuführende Rohgas zu übertragen, um das Rohgas vor der Verbrennung der darin enthaltenen oxidierbaren Bestandteile vorzuwärmen.The heat exchanger according to the invention can be used in the thermal exhaust air purification system to transfer heat from the pure gas generated in the combustion chamber of the thermal exhaust air purification system to the raw gas to be supplied to the combustion chamber, in order to preheat the raw gas before the combustion of the oxidizable constituents contained therein.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann die thermische Abluftreinigungsanlage aber auch mindestens einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher umfassen, mittels welchem Wärme von einem in der Brennkammer der thermischen Abluftreinigungsanlage erzeugten Reingas auf ein fluides Medium übertragbar ist, das von dem der Brennkammer der thermischen Abluftreinigungsanlage zugeführten Rohgas verschieden ist.Alternatively or additionally, however, the thermal exhaust air purification system may also comprise at least one heat exchanger according to the invention, by means of which heat from a pure gas generated in the combustion chamber of the thermal exhaust air purification system can be transferred to a fluid medium which is different from the raw gas supplied to the combustion chamber of the thermal exhaust air purification system.

Beispielsweise kann dieses vom Rohgas verschiedene fluide Medium, welches den Wärmetauscher sekundärseitig durchströmt,

  • – eine Flüssigkeit sein, aus welcher ein Dampf erzeugt werden soll;
  • – ein zu erwärmendes Thermalöl sein;
  • – ein Kaltwasser sein, aus welchem Heißwasser oder Warmwasser erzeugt werden soll; oder
  • – eine Umluft oder Frischluft sein, welche erwärmt und einem durch erwärmte Zuluft zu beheizenden Raum zugeführt werden soll.
For example, this different from the raw gas fluid medium which flows through the heat exchanger on the secondary side,
  • A liquid from which a vapor is to be generated;
  • - be a thermal oil to be heated;
  • - be a cold water from which hot water or hot water is to be generated; or
  • - Be a circulating air or fresh air, which should be heated and fed to a heated supply air to be heated room.

Die thermische Abluftreinigungsanlage kann insbesondere zwei oder mehr erfindungsgemäß ausgebildete Wärmetauscher umfassen, mittels welchen Wärme von dem Reingas auf ein von dem Rohgas verschiedenes fluides Medium übertragbar ist.The thermal exhaust air purification system may in particular comprise two or more heat exchangers designed according to the invention, by means of which heat can be transferred from the clean gas to a fluid medium different from the raw gas.

Insbesondere dann, wenn das Rohgas aus einem Lackierbereich stammt, in welchem Werkstücke lackiert werden, ist es günstig, wenn die thermische Abluftreinigungsanlage einen Wärmetauscher umfasst, mittels welchem Wärme von dem in der Brennkammer der thermischen Abluftreinigungsanlage erzeugten Reingas auf eine Zuluft übertragbar ist, die einem Trockner zuführbar ist, in welchem die lackierten Werkstücke getrocknet werden.In particular, when the raw gas comes from a Lackierbereich, in which workpieces are painted, it is advantageous if the thermal exhaust air purification system comprises a heat exchanger, by means of which heat from the generated in the combustion chamber of the thermal exhaust air purification system clean gas is transferable to a supply air, the one Dryer is fed, in which the painted workpieces are dried.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Reinigen eines oxidierbare Bestandteile enthaltenden Abluftstroms mittels einer thermischen Abluftreinigungsanlage, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

  • – Erzeugen eines Reingasstroms durch zumindest teilweises Oxidieren der oxidierbaren Bestandteile des Abluftstroms in einer Brennkammer der thermischen Abluftreinigungsanlage; und
  • – Übertragen von Wärme aus dem Reingasstrom auf ein fluides Medium mittels mindestens eines Wärmetauschers.
The present invention further relates to a method for purifying an exhaust air stream containing oxidizable constituents by means of a thermal exhaust air purification system, the method comprising the following method steps:
  • - Generating a clean gas flow by at least partially oxidizing the oxidizable components of the exhaust air stream in a combustion chamber of the thermal exhaust air purification system; and
  • - Transferring heat from the clean gas flow to a fluid medium by means of at least one heat exchanger.

Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der vorstehend genannten Art zu schaffen, bei welchem der Wärmeübertrag aus dem Reingasstrom auf das fluide Medium besonders effizient erfolgt.The present invention has the further object of providing a method of the aforementioned type, in which the heat transfer from the clean gas flow to the fluid medium takes place particularly efficiently.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 17 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein Wärmetauscher verwendet wird, welcher mindestens ein Wärmetauscherrohr umfasst, dessen Wandung an ihrer Innenseite und/oder an ihrer Außenseite eine Turbulenz erzeugende Struktur aufweist.This object is achieved in a method having the features of the preamble of claim 17 according to the invention in that at least one heat exchanger is used which comprises at least one heat exchanger tube whose wall has on its inside and / or on its outside a turbulence-generating structure.

Durch eine solche Turbulenz erzeugende Struktur wird die Turbulenz im Wärmetauscherrohr und/oder um das Wärmetauscherrohr herum deutlich erhöht, ohne dass hierfür der Einbau zusätzlicher Komponenten in das Wärmetauscherrohr erforderlich ist.By virtue of such a turbulence-generating structure, the turbulence in the heat exchanger tube and / or around the heat exchanger tube is markedly increased, without requiring the installation of additional components into the heat exchanger tube.

Die Turbulenz erzeugende Struktur kann durch mechanische Bearbeitung der Rohroberflächen erzeugt werden, ohne dass zusätzliche Bauteile in das Rohr eingebaut oder an das Rohr angebaut werden müssen.The turbulence-generating structure can be produced by machining the pipe surfaces without having to install additional components in the pipe or to attach them to the pipe.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann direkt mit der Brennkammer der thermischen Abluftreinigungsanlage verbunden sein oder nachgeschaltet ausgeführt werden und mit der Brennkammer über eine Reingasleitung verbunden sein.The heat exchanger according to the invention can be connected directly to the combustion chamber of the thermal exhaust air purification system or be made downstream and be connected to the combustion chamber via a clean gas line.

Vorzugsweise ist für mindestens einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher der thermischen Abluftreinigungsanlage eine Bypass-Leitung vorgesehen, mittels weicher das Reingas strömungstechnisch an dem betreffenden Wärmetauscher vorbei geleitet werden kann. Preferably, a bypass line is provided for at least one heat exchanger according to the invention, the thermal exhaust air purification system, by means of softer the clean gas can be fluidly passed to the respective heat exchanger over.

Eine solche Bypass-Leitung weist vorzugsweise mindestens eine Bypass-Klappe auf, um den Volumenstrom durch die Bypass-Leitung zu steuern oder zu regeln.Such a bypass line preferably has at least one bypass flap in order to control or regulate the volume flow through the bypass line.

Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit einer Turbulenz erzeugenden Struktur an der Innenseite und/oder an der Außenseite der Wandung mindestens eines Wärmetauscherrohres wird der thermische Wirkungsgrad einer thermischen Abluftreinigungsanlage erhöht.By using a heat exchanger according to the invention with a turbulence-generating structure on the inside and / or on the outside of the wall of at least one heat exchanger tube, the thermal efficiency of a thermal exhaust air purification system is increased.

Die Baulänge des Wärmetauschers kann hierdurch verkürzt und/oder die Anzahl an Wärmetauscherrohren des Wärmetauschers reduziert werden.The length of the heat exchanger can thereby be shortened and / or the number of heat exchanger tubes of the heat exchanger can be reduced.

Die Wärme des heißen Reingases kann, vorzugsweise in einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher, zur Vorwärmung des Rohgases und/oder zur Erzeugung von Prozesswärme verwendet und somit zurückgewonnen werden.The heat of the hot clean gas can, preferably in a heat exchanger according to the invention, be used for preheating the raw gas and / or for generating process heat and thus be recovered.

Der Primärenergiebedarf der thermischen Abluftreinigungsanlage wird durch Verwendung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers reduziert.The primary energy requirement of the thermal exhaust air purification system is reduced by using the heat exchanger according to the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of exemplary embodiments.

In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer thermischen Abluftreinigungsanlage mit einem integrierten Wärmetauscher zur Erwärmung eines Rohgases durch ein in einer Brennkammer der Abluftreinigungsanlage erzeugtes Reingas und mit drei weiteren Wärmetauschern zur Dampferzeugung, zur Wassererwärmung und zur Lufterwärmung mittels des Reingases; 1 a schematic block diagram of a thermal exhaust air purification system with an integrated heat exchanger for heating a raw gas by a clean gas generated in a combustion chamber of the exhaust air purification system and with three other heat exchangers for steam generation, water heating and air heating by means of the clean gas;

2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Brennkammer und einen die Brennkammer umgebenden Reingas-Rohgas-Wärmetauscher; 2 a schematic longitudinal section through a combustion chamber and surrounding the combustion chamber clean gas raw gas heat exchanger;

3 einen schematischen Querschnitt durch die Brennkammer mit integriertem Wärmetauscher aus 2, im Bereich eines Rohgaseinlasses; 3 a schematic cross section through the combustion chamber with integrated heat exchanger 2 in the area of a raw gas inlet;

4 eine Draufsicht von oben auf die Brennkammer mit integriertem Wärmetauscher aus den 2 und 3, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 4 in 2; 4 a top view of the combustion chamber with integrated heat exchanger from above 2 and 3 , with the line of sight in the direction of the arrow 4 in 2 ;

5 einen schematischen Querschnitt durch den Wärmetauscher aus den 2 bis 4; 5 a schematic cross section through the heat exchanger from the 2 to 4 ;

6 eine schematische perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung der Brennkammer mit integriertem Wärmetauscher aus den 2 bis 5; 6 a schematic perspective, partially sectioned view of the combustion chamber with integrated heat exchanger from the 2 to 5 ;

7 einen schematischen Längsschnitt durch ein als Drallrohr ausgebildetes Wärmetauscherrohr des Wärmetauschers aus den 2 bis 6; 7 a schematic longitudinal section through a heat exchanger tube designed as a swirl tube of the heat exchanger from the 2 to 6 ;

8 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs I aus 7; 8th an enlarged view of the area I out 7 ;

9 einen schematischen Längsschnitt durch ein als Kreuz-Drallrohr ausgebildetes Wärmetauscherrohr; 9 a schematic longitudinal section through a designed as a cross-twist tube heat exchanger tube;

10 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II aus 9; 10 an enlarged view of the area II out 9 ;

11 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Brennkammer mit integriertem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher, wobei das Rohgas den Wärmetauscher im Gegenstrom antiparallel zu der Strömungsrichtung des Reingases durchströmt; 11 a schematic longitudinal section through a second embodiment of a combustion chamber with integrated clean gas raw gas heat exchanger, wherein the raw gas flows through the heat exchanger in countercurrent antiparallel to the flow direction of the clean gas;

12 einen schematischen Querschnitt durch ein Wärmetauscherrohr-Halteelement des Wärmetauschers aus 11; 12 a schematic cross section through a heat exchanger tube holding element of the heat exchanger 11 ;

13 eine schematische ausschnittsweise Darstellung eines alternativen Wärmetauscherrohr-Halteelements für den Wärmetauscher aus den 11 und 12; 13 a schematic fragmentary view of an alternative heat exchanger tube retaining element for the heat exchanger from the 11 and 12 ;

14 eine schematische Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform einer Brennkammer mit integriertem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher, wobei der Wärmetauscher in der Längsrichtung der Brennkammer hinter der Brennkammer angeordnet ist; und 14 a schematic diagram of a third embodiment of a combustion chamber with integrated clean gas raw gas heat exchanger, wherein the heat exchanger is arranged in the longitudinal direction of the combustion chamber behind the combustion chamber; and

15 eine schematische Prinzipdarstellung einer vierten Ausführungsform einer Brennkammer mit integriertem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher, wobei das zu erwärmende Rohgas durch die Innenräume der Wärmetauscherrohre des Wärmetauschers strömt. 15 a schematic diagram of a fourth embodiment of a combustion chamber with integrated clean gas raw gas heat exchanger, wherein the raw gas to be heated flows through the interiors of the heat exchanger tubes of the heat exchanger.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference numerals in all figures.

Eine in den 1 bis 10 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete thermische Abluftreinigungsanlage umfasst eine Brennkammer 102, an deren Brennkammereintritt 104 ein Brenner 106 angeordnet ist, der über eine Brennstomeitung 108 mit einem geeigneten Brennstoff, beispielsweise mit Erdgas, versorgbar ist. One in the 1 to 10 shown as a whole with 100 referred thermal exhaust air purification system comprises a combustion chamber 102 , at the combustion chamber entrance 104 a burner 106 is arranged, over a Brennstomeitung 108 with a suitable fuel, such as natural gas, can be supplied.

Die zu reinigende Abluft ist ein Gasgemisch, das oxidierbare Bestandteile, beispielsweise flüchtige organische Verbindungen, enthält.The exhaust air to be cleaned is a gas mixture containing oxidizable components, such as volatile organic compounds.

Die oxidierbaren Bestandteile der Abluft werden in der Brennkammer 102, zusammen mit dem zugegebenen Brennstoff, oxidiert und damit unschädlich gemacht.The oxidizable components of the exhaust air are in the combustion chamber 102 , together with the added fuel, oxidized and thus rendered harmless.

Das der Brennkammer 102 zugeführte Gasgemisch, welches die brennbaren Bestandteile enthält, wird im Folgenden als Rohgas bezeichnet.That of the combustion chamber 102 supplied gas mixture containing the combustible components is referred to below as the raw gas.

Das in der Brennkammer 102 durch Oxidation der oxidierbaren Bestandteile des Rohgases erzeugte Gasgemisch wird im Folgenden als Reingas bezeichnet.That in the combustion chamber 102 The gas mixture produced by oxidation of the oxidizable constituents of the raw gas is referred to below as pure gas.

Das Rohgas stammt aus einer in 1 rein schematisch dargestellten und mit 110 bezeichneten Rohgasquelle.The raw gas comes from a in 1 purely schematically represented and with 110 designated raw gas source.

Der aus der Rohgasquelle 110 der thermischen Abiuftreinigungsanlage 100 zugeführte Rohgasvolumenstrom beträgt vorzugsweise mindestens 1.000 Nm3/h (1 Nm3 = 1 Normkubikmeter), insbesondere mindestens 10.000 Nm3/h.The from the raw gas source 110 the thermal exhaust air purification plant 100 supplied raw gas volume flow is preferably at least 1,000 Nm 3 / h (1 Nm 3 = 1 standard cubic meter), in particular at least 10,000 Nm 3 / h.

In einer Rohgaszuführleitung 112, welche die Rohgasquelle 110 mit einem Rohgaseintritt 114 eines rekuperativen Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 verbindet, ist eine Rohgasklappe 118 zur Steuerung oder Regelung des Rohgasstroms durch die Rohgas-Zuführleitung 112 und ein Rohgasgebläse 120 angeordnet, welches das Rohgas von der Rohgasquelle 110 zu der Brennkammer 102 fördert.In a raw gas supply line 112 which the raw gas source 110 with a raw gas inlet 114 a recuperative clean gas raw gas heat exchanger 116 is a crude gas valve 118 for controlling or regulating the raw gas flow through the raw gas supply line 112 and a raw gas blower 120 arranged, which the raw gas from the raw gas source 110 to the combustion chamber 102 promotes.

Ferner kann in die Rohgas-Zuführleitung 112 eine Frischluft-Zuführleitung 122 einmünden, über welche Oxidationsmittel in Form von Frischluft dem Rohgas zumischbar ist.Further, in the raw gas supply line 112 a fresh air supply line 122 open, via which oxidizing agent in the form of fresh air to the crude gas is immiscible.

Der dem Rohgasstrom zugemischte Frischluftstrom ist mittels einer in der Frischluft-Zuführleitung 122 angeordneten Frischluftklappe 124 steuer- oder regelbar.The fresh air stream added to the crude gas stream is by means of a fresh air supply line 122 arranged fresh air damper 124 controllable or controllable.

Der Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116, dessen Aufbau nachstehend noch detailliert beschrieben werden wird, wird sekundärseitig von dem Rohgas und primärseitig von dem aus der Brennkammer 102 entweichenden Reingas durchströmt.The clean gas crude gas heat exchanger 116 , the structure of which will be described in more detail below, will be the secondary side of the raw gas and the primary side of which from the combustion chamber 102 flows through escaping clean gas.

Ein Rohgasaustritt 126 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 ist mit einem Rohgaseintritt 128 der Brennkammer 102 verbunden.A raw gas outlet 126 the clean gas raw gas heat exchanger 116 is with a raw gas entry 128 the combustion chamber 102 connected.

Ein Reingasaustritt 130 der Brennkammer 102 ist über einen Reingaskanal 132 mit einem Reingaseintritt 134 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 verbunden.A clean gas outlet 130 the combustion chamber 102 is via a clean channel 132 with a clean gas entrance 134 the clean gas raw gas heat exchanger 116 connected.

An einen Reingasaustritt 136 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 ist eine Reingasleitung 138 angeschlossen, welche durch einen oder mehrere nachgeschaltete Wärmetauscher 140, die primärseitig von dem Reingas durchströmt werden, bis zu einem Abluftkamin 142 führt.To a clean gas outlet 136 the clean gas raw gas heat exchanger 116 is a clean gas line 138 connected by one or more downstream heat exchangers 140 , which are flowed through by the clean gas on the primary side, up to an exhaust chimney 142 leads.

Von dem Reingaskanal 132 zweigt eine Bypass-Leitung 144 ab, welche stromabwärts von dem Reingasaustritt 136 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 in die Reingasleitung 138 mündet.From the clean gas channel 132 branches a bypass line 144 from which downstream of the clean gas outlet 136 the clean gas raw gas heat exchanger 116 in the clean gas line 138 empties.

Durch diese Bypass-Leitung 144 kann den nachgeschalteten Wärmetauschern 140 zumindest ein Teil des Reingases aus der Brennkammer 102 unter Umgehung des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 direkt zugeführt werden, wenn der Wärmebedarf an einem der nachgeschalteten Wärmetauscher 140 besonders hoch ist.Through this bypass line 144 can the downstream heat exchangers 140 at least part of the clean gas from the combustion chamber 102 bypassing the clean gas raw gas heat exchanger 116 be fed directly when the heat demand at one of the downstream heat exchanger 140 is particularly high.

Der Bypass-Strom durch die Bypass-Leitung 144 ist mittels einer in der Bypass-Leitung 144 angeordneten Bypass-Klappe 146 steuer- oder regelbar.The bypass current through the bypass line 144 is by means of one in the bypass line 144 arranged bypass flap 146 controllable or controllable.

Jeder der nachgeschalteten Wärmetauscher 140 ist vorzugsweise ebenfalls mit einer eigenen Bypass-Leitung 148 versehen, welche vor dem Reingaseintritt 150 des jeweiligen Wärmetauschers 140 von der Reingasleitung 138 abzweigt und nach einem Reingasaustritt 152 des jeweiligen Wärmetauschers 140 wieder in die Reingasleitung 138 einmündet.Each of the downstream heat exchangers 140 is preferably also with its own bypass line 148 provided, which occurs before the clean gas 150 of the respective heat exchanger 140 from the clean gas line 138 branches off and after a clean gas exit 152 of the respective heat exchanger 140 again in the clean gas line 138 opens.

Der Volumenstrom durch die jeweilige Bypass-Leitung 148 kann mittels jeweils einer in der Bypass-Leitung 148 angeordneten Bypass-Klappe 154 gesteuert oder geregelt werden.The volume flow through the respective bypass line 148 can by means of one each in the bypass line 148 arranged bypass flap 154 be controlled or regulated.

Ferner ist in der Reingasleitung 138 vor jedem der nachgeschalteten Wärmetauscher 140 jeweils eine Wärmetauscherklappe 156 angeordnet, mittels welcher der Reingasstrom durch den jeweiligen nachgeschalteten Wärmetauscher 140 steuer- oder regelbar ist.Furthermore, in the clean gas line 138 before each of the downstream heat exchangers 140 one heat exchanger flap each 156 arranged, by means of which the clean gas flow through the respective downstream heat exchanger 140 is controllable or controllable.

Es ist also insbesondere möglich, den Reingasstrom vollständig an einem der nachgeschalteten Wärmetauscher 140 vorbei zu leiten, wenn an dem jeweiligen Wärmetauscher 140 sekundärseitig kein Wärmebedarf besteht, indem die jeweils zugeordnete Wärmetauscherklappe 156 vollständig geschlossen und die jeweils zugeordnete Bypass-Klappe 154 geöffnet wird.It is thus possible in particular, the clean gas flow completely to one of the downstream heat exchanger 140 to pass over when at the respective heat exchanger 140 on the secondary side no Heat demand exists by the associated heat exchanger flap 156 completely closed and the associated bypass flap 154 is opened.

Der Wärmeübertrag von dem Reingas auf das den jeweiligen nachgeschalteten Wärmetauscher 140 sekundärseitig durchströmende fluide Medium kann vielfältig genutzt werden, beispielsweise zur Dampferzeugung, Thermalölbeheizung, Heißwasser- oder Warmwassererzeugung oder zur Umluft- oder Frischluftbeheizung.The heat transfer from the clean gas to the respective downstream heat exchanger 140 Secondary fluid medium flowing through can be used in many ways, for example, for steam generation, thermal oil heating, hot water or hot water production or Umluft- or fresh air heating.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein erster nachgeschalteter Wärmetauscher 140a zur Erzeugung von Dampf aus einem Speisewasser verwendet wird, wobei das Speisewasser einem Speisewassereintritt 158 des Wärmetauschers 140a über eine Speisewasser-Zuführleitung 160, in der eine Speisewasserpumpe 164 angeordnet sein kann, zuführbar ist.For example, it may be provided that a first downstream heat exchanger 140a is used to generate steam from a feedwater, wherein the feedwater enters a feedwater 158 of the heat exchanger 140a via a feedwater supply line 160 in which a feedwater pump 164 can be arranged, can be fed.

Der in dem Wärmetauscher 140a infolge des Wärmeübertrags aus dem Reingas erzeugte Dampf wird über eine Dampf-Abführleitung 162, die an einen Dampfaustritt 164 des Wärmetauschers 140a angeschlossen ist, einem Verwendungsort zugeführt.The in the heat exchanger 140a Steam generated from the clean gas due to the heat transfer is via a steam discharge line 162 going to a steam outlet 164 of the heat exchanger 140a is connected, supplied to a place of use.

Ein zweiter nachgeschalteter Wärmetauscher 140b kann zur Erzeugung von Warmwasser aus einem Kaltwasser verwendet werden, das einem Kaitwassereintritt 166 des Wärmetauschers 140b über eine Kaltwasser-Zuführleitung 168 zugeführt wird, in welcher eine Kaltwasserpumpe 170 angeordnet sein kann.A second downstream heat exchanger 140b can be used to produce hot water from a cold water entering a kaite water 166 of the heat exchanger 140b via a cold water supply line 168 is fed, in which a cold water pump 170 can be arranged.

Das in dem Wärmetauscher 140b durch Wärmeübertrag aus dem Reingas durch Erwärmung des Kaltwassers erzeugte Warmwasser wird über eine an einen Warmwasseraustritt 172 des Wärmetauschers 140b angeschlossene Warmwasser-Abführleitung 174 einem Verwendungsort zugeführt.That in the heat exchanger 140b hot water generated by heat transfer from the clean gas by heating the cold water is via a to a hot water outlet 172 of the heat exchanger 140b connected hot water discharge line 174 fed to a place of use.

Die Wassertemperatur in der Warmwasser-Abführleitung 174 kann mittels eines Temperatursensors 176 gemessen werden.The water temperature in the hot water discharge pipe 174 can by means of a temperature sensor 176 be measured.

In Abhängigkeit von der gewünschten Solltemperatur kann dann von einer (nicht dargestellten) Steuereinrichtung der thermischen Abluftreinigungsanlage 100 der Reingasstrom durch den Wärmetauscher 140b (mittels der Wärmetauscherklappe 156 und/oder der Bypass-Klappe 154) und/oder der dem Wärmetauscher 140b zugeführte Kaltwasserstrom (beispielsweise über die Pumpleistung der Kaltwasserpumpe 170) so verändert werden, dass die gewünschte Solltemperatur in der Warmwasser-Abführleitung 174 erreicht wird.Depending on the desired setpoint temperature can then by a (not shown) control device of the thermal exhaust air purification system 100 the clean gas flow through the heat exchanger 140b (by means of the heat exchanger flap 156 and / or the bypass flap 154 ) and / or the heat exchanger 140b supplied cold water flow (for example, via the pumping power of the cold water pump 170 ) are changed so that the desired set temperature in the hot water discharge line 174 is reached.

Ein dritter Wärmetauscher 140c kann zur Erwärmung von Frischluft oder Umluft dienen, die einem zu beheizenden Raum, beispielsweise einem Trockner 178, zuführbar ist.A third heat exchanger 140c can be used to heat fresh air or circulating air, which is a room to be heated, such as a dryer 178 , can be fed.

Die zu erwärmende Frischluft oder Umluft wird einem Lufteintritt 180 des Wärmetauschers 140c über eine Luft-Zuführleitung 182 zugeführt, in welcher ein Zuluftgebläse 184 angeordnet sein kann.The fresh air to be heated or recirculated air is an air inlet 180 of the heat exchanger 140c via an air supply line 182 fed, in which a Zuluftgebläse 184 can be arranged.

Die durch Wärmeübertrag aus dem Reingas im Wärmetauscher 140c erwärmte Luft wird über eine an einen Luftaustritt 186 des Wärmetauschers 140c angeschlossene Luftabführleitung 188 dem Verwendungsort, beispielsweise dem Trockner 178, zugeführt.The heat transfer from the clean gas in the heat exchanger 140c heated air is sent via an air outlet 186 of the heat exchanger 140c connected air discharge line 188 the place of use, for example the dryer 178 , fed.

In der Luft-Abführleitung 188 kann die Lufttemperatur mittels eines Temperatursensors 190 gemessen werden.In the air discharge line 188 Can the air temperature by means of a temperature sensor 190 be measured.

In Abhängigkeit von der in der Luft-Abführleitung 188 gemessenen Temperatur kann der Reingasstrom durch den Wärmetauscher 140c (mittels der Wärmetauscherklappe 156 und/oder der Bypass-Klappe 154) und/oder der Zuluftstrom durch den Wärmetauscher 140c (beispielsweise mittels einer Veränderung der Drehzahl des Zuluftgebläses 184) so verändert werden, dass die gewünschte Soll-Temperatur der Luft in der Luft-Abführleitung 188 erreicht wird.Depending on the in the air discharge line 188 measured temperature, the clean gas flow through the heat exchanger 140c (by means of the heat exchanger flap 156 and / or the bypass flap 154 ) and / or the supply air flow through the heat exchanger 140c (For example, by means of a change in the speed of the Zuluftgebläses 184 ) are changed so that the desired target temperature of the air in the air discharge line 188 is reached.

Die Brennkammer 102 und der damit verbundene Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 der thermischen Abluftreinigungsanlage 100 aus 1 sind in den 2 bis 6 im Einzelnen dargestellt.The combustion chamber 102 and the associated clean gas raw gas heat exchanger 116 the thermal exhaust air purification system 100 out 1 are in the 2 to 6 shown in detail.

Insbesondere aus 2 ist zu ersehen, dass die Brennkammer 102 im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, sich längs einer mittigen Längsachse 192 von einer brennerseitigen Stirnseite 194 bis zu einer dem Brenner 106 abgewandten Stirnseite 196 erstreckt und von einer hohlzylindrischen Brennkammerwand 198 begrenzt ist.In particular from 2 it can be seen that the combustion chamber 102 is formed substantially cylindrical, along a central longitudinal axis 192 from a burner-side end face 194 up to a burner 106 opposite end face 196 extends and from a hollow cylindrical combustion chamber wall 198 is limited.

Die Brennkammer 102 ist von dem bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 umgeben, welcher an seiner der Brennkammer 102 abgewandten radialen Außenseite durch ein zylindrisches Wärmetauscher-Außengehäuse 200 und an seiner der Brennkammer 102 zugewandten radialen Innenseite durch ein ebenfalls im Wesentlichen zylindrisches Wärmetauscher-Innengehäuse 202 begrenzt ist.The combustion chamber 102 is of the in this embodiment substantially hollow cylindrical clean gas raw gas heat exchanger 116 surrounded, which at its the combustion chamber 102 remote radial outer side through a cylindrical heat exchanger outer housing 200 and at its the combustion chamber 102 facing radial inside through a likewise substantially cylindrical heat exchanger inner housing 202 is limited.

Das Wärmetauscher-Innengehäuse 202 stützt sich über Stützringe 204 an der Brennkammerwand 198 ab.The heat exchanger inner housing 202 is supported by support rings 204 at the combustion chamber wall 198 from.

Durch den Zwischenraum zwischen der Brennkammerwand 198 und dem Wärmetauscher-Innengehäuse 202 ist der Reingaskanal 132 gebildet, welcher die dem Brenner abgewandte Stirnseite 196 der Brennkammer 102 mit dem benachbart zur brennerseitigen Stirnseite 194 der Brennkammer 102 angeordneten Reingaseintritt 134 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 verbindet. Through the space between the combustion chamber wall 198 and the heat exchanger inner housing 202 is the clean channel 132 formed, which faces away from the burner end face 196 the combustion chamber 102 with the adjacent to the burner side end face 194 the combustion chamber 102 arranged clean gas inlet 134 the clean gas raw gas heat exchanger 116 combines.

Im Zwischenraum zwischen dem Wärmetauscher-Innengehäuse 202 und dem Wärmetauscher-Außengehäuse 200 ist ein Bündel 206 aus einer Vielzahl von Wärmetauscherrohren 208 angeordnet, welche in 2 durch strichpunktierte Linien angedeutet sind.In the space between the heat exchanger inner housing 202 and the heat exchanger outer casing 200 is a bunch 206 from a variety of heat exchanger tubes 208 arranged in which 2 are indicated by dash-dotted lines.

Die Wärmetauscherrohre 208 verlaufen alle im Wesentlichen parallel zur Längsachse 192 und bilden, wie am besten aus den 5 und 6 zu ersehen ist, mehrere, beispielsweise drei, zylindrische Wärmetauscherrohrlagen 210, in denen die Wärmetauscherrohre 208 jeweils mit gleichem radialem Abstand von der Längsachse 192 und längs des Umfangs im Wesentlichen äquidistant verteilt angeordnet sind.The heat exchanger tubes 208 all are substantially parallel to the longitudinal axis 192 and form, as best of the 5 and 6 it can be seen, several, for example three, cylindrical heat exchanger tube layers 210 in which the heat exchanger tubes 208 each with the same radial distance from the longitudinal axis 192 and are arranged distributed substantially equidistantly along the circumference.

Wie am besten aus 6 zu ersehen ist, ist jedes Wärmetauscherrohr 208 an mehreren, in Richtung der Längsachse 192 aufeinanderfolgenden und vorzugsweise im Wesentlichen äquidistant voneinander angeordneten Halteelementen 212 gehalten, welche beispielsweise als im Wesentlichen kreisringförmige Haltebleche 214 ausgebildet sind.How best 6 It can be seen, is any heat exchanger tube 208 at several, in the direction of the longitudinal axis 192 successive and preferably substantially equidistantly arranged holding elements 212 held, which, for example, as a substantially annular retaining plates 214 are formed.

Die Wärmetauscherrohre 208 durchsetzen Durchtrittsöffnungen in den Halteelementen 212 und liegen mit ihren Außenseiten 240 fluiddicht an den Halteelementen 212 an, so dass im Wesentlichen kein Fluid in den außerhalb der Wärmetauscherrohre 208 liegenden Bereichen durch die Halteelemente 212 hindurchtreten kann.The heat exchanger tubes 208 pass through openings in the holding elements 212 and lie with their outsides 240 fluid-tight to the holding elements 212 on, so that essentially no fluid in the outside of the heat exchanger tubes 208 lying areas by the holding elements 212 can pass through.

An ihren beiden Enden sind die Wärmetauscherrohre 208 mit jeweils einem der Halteelemente 212 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt.At both ends are the heat exchanger tubes 208 each with one of the retaining elements 212 cohesively connected, for example, welded.

In Richtung der Längsachse 192 folgen innere Halteelemente 212a mit einem kleineren Innenradius und einem kleineren Außenradius und äußere Halteelemente 212b mit einem größeren Außenradius und einem größeren Innenradius als die inneren Halteelemente 212a abwechselnd aufeinander.In the direction of the longitudinal axis 192 follow inner holding elements 212a with a smaller inner radius and a smaller outer radius and outer retaining elements 212b with a larger outer radius and a larger inner radius than the inner holding elements 212a alternately on each other.

Die inneren Halteelemente 212a weisen einen Innenradius auf, welcher im Wesentlichen dem Radius der Außenseite der Umfangswand des Wärmetauscher-Innengehäuses 202 entspricht, so dass im Wesentlichen kein Fluid zwischen dem radial inneren Rand der inneren Halteelemente 212a und dem Wärmetauscher-Innengehäuse 202 passieren kann.The inner holding elements 212a have an inner radius, which is substantially the radius of the outer side of the peripheral wall of the heat exchanger inner housing 202 corresponds, so that substantially no fluid between the radially inner edge of the inner holding elements 212a and the heat exchanger inner housing 202 can happen.

Die inneren Halteelemente 212a stützen sich mit Gleitschuhen 218 an dem Wärmetauscher-Innengehäuse 202 ab, sind aber nicht fest mit dem Wärmetauscher-Innengehäuse 202 verbunden, so dass sich die inneren Halteelemente 212a zum Ausgleich unterschiedlicher thermischer Dehnungen aufgrund von Temperaturgradienten oder aufgrund von Unterschieden in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten relativ zu dem Wärmetauscher-Innengehäuse 202 in Richtung der Längsachse 192 verschieben können.The inner holding elements 212a rely on sliding shoes 218 on the heat exchanger inner housing 202 but are not fixed to the heat exchanger inner housing 202 connected so that the inner retaining elements 212a to compensate for differential thermal expansions due to temperature gradients or due to differences in thermal expansion coefficients relative to the heat exchanger inner housing 202 in the direction of the longitudinal axis 192 can move.

Der Außenradius der inneren Halteelemente 212a ist nur geringfügig größer als der Außenradius des Bündels 206 von Wärmetauscherrohren 208, so dass zwischen dem äußeren Rand 220 der inneren Halteelemente 212a einerseits und der Innenseite des Wärmetauscher-Außengehäuses 200 andererseits ein äußerer Durchtrittsspalt 222a verbleibt, durch den ein Fluid passieren kann.The outer radius of the inner holding elements 212a is only slightly larger than the outer radius of the bundle 206 of heat exchanger tubes 208 so that between the outer edge 220 the inner retaining elements 212a on the one hand and the inside of the heat exchanger outer casing 200 on the other hand, an outer passage gap 222a remains, through which a fluid can pass.

Der Außenradius der äußeren Halteelemente 212b entspricht im Wesentlichen dem Radius der Innenseite der Umfangswand des Wärmetauscher-Außengehäuses 200, so dass die äußeren Halteelemente 212b mit ihrem äußeren Rand an der Innenseite des Wärmetauscher-Außengehäuses 200 anliegen und im Wesentlichen kein Fluid zwischen den äußeren Halteelementen 212b und dem Wärmetauscher-Außengehäuse 200 passieren kann.The outer radius of the outer holding elements 212b corresponds substantially to the radius of the inside of the peripheral wall of the heat exchanger outer casing 200 so that the outer retaining elements 212b with its outer edge on the inside of the heat exchanger outer casing 200 abut and substantially no fluid between the outer support members 212b and the heat exchanger outer casing 200 can happen.

Der Innenradius der äußeren Halteelemente 212a ist nur geringfügig kleiner als der Innenradius des Bündels 206 von Wärmetauscherrohren 208, so dass zwischen dem inneren Rand 224 der äußeren Halteelemente 212b und dem Wärmetauscher-Innengehäuse 202 ein innerer Durchtrittsspalt 222b verbleibt, durch den ein Fluid hindurchtreten kann.The inner radius of the outer holding elements 212a is only slightly smaller than the inner radius of the bundle 206 of heat exchanger tubes 208 so that between the inner edge 224 the outer retaining elements 212b and the heat exchanger inner housing 202 an inner passage gap 222b remains, through which a fluid can pass.

Somit bilden die inneren Halteelemente 212a und die äußeren Halteelemente 212b, die in der Radialrichtung der Längsachse 192 gegeneinander versetzt sind, eine mechanische Umlenkeinrichtung und eine labyrinthförmige Unterteilung des außerhalb der Wärmetauscherrohrer 208 verbleibenden Innenraums 226 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116, so dass in diesem Innenraum 226 ein gewundener Strömungspfad 228 für ein fluides Medium ausgebildet ist.Thus, the inner holding elements form 212a and the outer retaining elements 212b in the radial direction of the longitudinal axis 192 offset from each other, a mechanical deflection and a labyrinth-shaped subdivision of the outside of the heat exchanger tube 208 remaining interior 226 the clean gas raw gas heat exchanger 116 , so in this interior 226 a winding flow path 228 is designed for a fluid medium.

Dieser Innenraum 226 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 wird im Betrieb desselben von dem vorzuwärmenden Rohgas durchströmt, welches bei dieser Ausführungsform als äußeres fluides Medium dient.This interior 226 the clean gas raw gas heat exchanger 116 is flowed through during operation of the preheated raw gas, which serves as an outer fluid medium in this embodiment.

Da dem Rohgas durch die Halteelemente 212 ein gewundener Strömungspfad 228 aufgezwungen wird, umströmt das Rohgas die Wärmetauscherrohre 208, in denen das als inneres fluides Medium dienende Reingas strömt, größtenteils quer zur Längsrichtung der Wärmetauscherrohre 208. As the raw gas through the retaining elements 212 a winding flow path 228 is forced, the raw gas flows around the heat exchanger tubes 208 in which the clean gas serving as internal fluid medium flows, mostly transverse to the longitudinal direction of the heat exchanger tubes 208 ,

Da ferner die mittlere Strömungsrichtung 230 des Reingases in den Wärmetauscherrohren 208 von der brennerseitigen Stirnseite 194 zu der dem Brenner abgewandten Stirnseite 196 gerichtet ist und die mittlere Strömungsrichtung des Rohgases längs des Strömungspfades 228 im Wesentlichen antiparallel zu der Strömungsrichtung 230 des Reingases durch die Wärmetauscherrohre 208 gerichtet ist, arbeitet der Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen nach dem Kreuz-Gegenstrom-Prinzip.Furthermore, since the mean flow direction 230 the clean gas in the heat exchanger tubes 208 from the burner side front 194 to the end facing away from the burner 196 is directed and the mean flow direction of the raw gas along the flow path 228 essentially antiparallel to the flow direction 230 the clean gas through the heat exchanger tubes 208 directed, works the clean gas raw gas heat exchanger 116 in this embodiment, essentially according to the cross-countercurrent principle.

Der Eintritt des Rohgases in den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 erfolgt über einen in radialer Richtung von dem Wärmetauscher-Außengehäuse 200 abstehenden Rohgaseinlass 232, der nahe des dem Brenner 106 abgewandten Endes des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 in dessen Innenraum 226 mündet (siehe insbesondere die 3 und 4).The entry of the raw gas into the clean gas raw gas heat exchanger 116 takes place via a radial direction of the heat exchanger outer housing 200 protruding raw gas inlet 232 near the burner 106 remote end of the clean gas raw gas heat exchanger 116 in its interior 226 flows (see in particular the 3 and 4 ).

Der Austritt des Reingases aus dem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 erfolgt über eine Reingas-Sammelkammer 234 an dem dem Brenner 106 abgewandten Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116, in welche die reingasstromabwärts befindlichen Enden der Wärmetauscherrohre 208 einmünden (siehe insbesondere 2).The outlet of the clean gas from the clean gas raw gas heat exchanger 116 takes place via a clean gas collection chamber 234 at the burner 106 remote end of the clean gas raw gas heat exchanger 116 , in which the clean gas downstream ends of the heat exchanger tubes 208 lead in (see in particular 2 ).

Die Reingas-Sammelkammer 234 bildet den Beginn der Reingasleitung 138, durch welchen das Reingas zu den nachgeschalteten Wärmetauschern 140 strömt.The clean gas collection chamber 234 forms the beginning of the clean gas line 138 through which the clean gas to the downstream heat exchangers 140 flows.

Die Bypass-Leitung 144, durch welche das Reingas an der Primärseite des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 vorbei geleitet werden kann, ist bei dieser Ausführungsform durch einen sogenannten Kompensator 236 gebildet, welcher beispielsweise die Form eines Hohlzylinders aufweist und einerseits in das dem Brenner 106 abgewandte Ende der Brennkammer 102 und andererseits in die Reingas-Sammelkammer 234 mündet (siehe insbesondere 2).The bypass line 144 through which the clean gas on the primary side of the clean gas raw gas heat exchanger 116 can be passed over is in this embodiment by a so-called compensator 236 formed, which for example has the shape of a hollow cylinder and on the one hand in the burner 106 opposite end of the combustion chamber 102 and on the other hand into the clean gas collection chamber 234 flows (see in particular 2 ).

Ferner ist der Kompensator 236, beispielsweise an seinem sammelkammerseitigen Ende, mit der Bypass-Klappe 146 versehen, welche es ermöglicht, den Anteil des Reingasstroms aus der Brennkammer 102 einzustellen, welcher direkt aus der Brennkammer 102 in die Reingas-Sammelkammer 234 eintritt, ohne zuvor den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 zu passieren.Further, the compensator 236 , For example, at its Sammelkammerseitigen end, with the bypass flap 146 provided, which allows the proportion of clean gas flow from the combustion chamber 102 set, which directly from the combustion chamber 102 in the clean gas collection chamber 234 enters, without first the clean gas raw gas heat exchanger 116 to happen.

Um die Wirksamkeit des Wärmeübergangs von dem Reingas zu dem Rohgas in dem Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 zu erhöhen, sind die Wärmetauscherrohre 208 an der Innenseite 238 und an der Außenseite 240 ihrer Wandung 242 mit einer Turbulenz erzeugenden Oberflächenstruktur versehen.To the effectiveness of the heat transfer from the clean gas to the raw gas in the clean gas raw gas heat exchanger 116 To increase, are the heat exchanger tubes 208 on the inside 238 and on the outside 240 their wall 242 provided with a turbulence generating surface structure.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Wärmetauscherrohre 208 als Drallrohre 244 ausgebildet sind.In particular, it may be provided that the heat exchanger tubes 208 as swirl tubes 244 are formed.

Wie aus den 7 und 8 zu ersehen ist, weist ein solches Drallrohr 244 eine längs einer wendelförmigen Bahn um die Längsachse 246 des Drallrohres 244 verlaufende Verformung der Wandung 242 auf, durch welche an der Innenseite 238 ein wendelförmiger Vorsprung 248 und entsprechend hierzu an der Außenseite 240 der Wandung 242 eine wendelförmige Vertiefung 250 ausgebildet ist.Like from the 7 and 8th can be seen, has such a swirl tube 244 one along a helical path about the longitudinal axis 246 of the swirl tube 244 running deformation of the wall 242 on, through which on the inside 238 a helical projection 248 and accordingly on the outside 240 the wall 242 a helical recess 250 is trained.

Der Vorsprung 248 und die Vertiefung 250 bilden jeweils ein Strukturelement 251 der Turbulenz erzeugenden Struktur, welches sich über einen Umfangswinkel von einem Vielfachen von 360° um die Längsachse des Drallrohres 244 herum erstreckt.The lead 248 and the depression 250 each form a structural element 251 the turbulence generating structure, which extends over a circumferential angle of a multiple of 360 ° about the longitudinal axis of the swirl tube 244 extends around.

Die Gesamt-Wanddicke t der Wandung 242 ändert sich dabei im Wesentlichen nicht.The total wall thickness t of the wall 242 essentially does not change.

Die Drallung des Drallrohres 244 kann insbesondere durch einen Prägevorgang, der an einem normalen hohlzylindrischen Glattrohr ausgeführt wird, hergestellt werden.The spin of the swirl tube 244 can be made in particular by an embossing process, which is carried out on a normal hollow cylindrical smooth tube.

Die Dralltiefe h (siehe 8), d. h. die durch die Drallung verursachte Differenz zwischen dem größten Außenradius des Rohres und dem kleinsten Außenradius des Rohres (im Bereich der Vertiefung 250), ist deutlich kleiner als der Außendurchmesser D und auch deutlich kleiner als der Innendurchmesser d des Wärmetauscherrohres 208, so dass der von einem Fluid, beispielsweise dem Reingas, durchströmbare freie Querschnitt des Wärmetauscherrohres 208 durch die Drallung nur unwesentlich verringert wird.The twist depth h (see 8th ), ie the difference caused by the swirling between the largest outer radius of the tube and the smallest outer radius of the tube (in the region of the depression 250 ), is significantly smaller than the outer diameter D and also significantly smaller than the inner diameter d of the heat exchanger tube 208 such that the free cross-section of the heat exchanger tube through which a fluid, for example the clean gas, can flow 208 is reduced only slightly by the spin.

Vorzugsweise liegt der Außendurchmesser D eines Wärmetauscherrohres 208 im Bereich von ungefähr 20 mm bis ungefähr 90 mm.Preferably, the outer diameter D is a heat exchanger tube 208 in the range of about 20 mm to about 90 mm.

Die Wandstärke eines Wärmetauscherrohres 208 liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm, insbesondere bei ungefähr 1,5 mm bis 1,6 mm.The wall thickness of a heat exchanger tube 208 is preferably in the range of about 1 mm to about 2 mm, more preferably about 1.5 mm to 1.6 mm.

Die Dralltiefe h liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 0,9 mm.The twist depth h is preferably in the range of about 0.3 mm to about 0.9 mm.

Vorzugsweise ist die Dralltiefe h kleiner als die Wandstärke t, insbesondere kleiner als die halbe Wanddicke t. Preferably, the twist depth h is smaller than the wall thickness t, in particular smaller than half the wall thickness t.

Um andererseits einen wesentlichen Turbulenz erzeugenden Effekt durch die Drallung zu erzielen, beträgt die Dralltiefe h vorzugsweise mindestens 20% der Wanddicke t.On the other hand, to achieve a significant turbulence-generating effect by the swirl, the swirl depth h is preferably at least 20% of the wall thickness t.

Der Drallwinkel α (siehe 8), d. h. der Winkel, um den der wendelförmige Pfad der Drallung gegenüber einer senkrecht zur Längsachse 246 des Wärmetauscherrohres 208 verlaufenden Ebene 252 geneigt ist, beträgt vorzugsweise mindestens 10°, insbesondere mindestens 20°.The twist angle α (see 8th ), ie the angle about which the helical path of the swirl with respect to a perpendicular to the longitudinal axis 246 of the heat exchanger tube 208 extending level 252 is inclined, is preferably at least 10 °, in particular at least 20 °.

Ferner beträgt der Drallwinkel α vorzugsweise höchstens 40°, insbesondere höchstens 30°.Furthermore, the twist angle α is preferably at most 40 °, in particular at most 30 °.

Durch die Drallung der Wärmetauscherrohre 208 werden im Bereich der laminaren Grenzschicht geometrische Strukturen erzeugt, die zu einer Störung der laminaren Grenzschicht und somit zu Verwirbelungen führen. Diese Verwirbelungen werden auch als ”Turbulenzballen” bezeichnet und sind in 7 durch die Pfeile 254 angedeutet.By the swirl of the heat exchanger tubes 208 In the area of the laminar boundary layer, geometric structures are generated which lead to a disturbance of the laminar boundary layer and thus to turbulence. These turbulences are also referred to as "turbulence bales" and are in 7 through the arrows 254 indicated.

Durch die Vermischung, Benetzung und Anströmung der Turbulenzballen über das gesamte Rohr kommt es zu einem gesteigerten Kontakt zwischen den beteiligten Molekülen sowohl untereinander als auch mit den begrenzenden Oberflächen. Dabei nimmt der Wärmeübergang stärker zu als der Druckverlust. Gleichzeitig weisen Drallrohre durch den Selbstreinigungseffekt eine geringere Verschmutzung auf.Due to the mixing, wetting and flow of the turbulence bales over the entire tube, there is an increased contact between the molecules involved both with each other and with the limiting surfaces. The heat transfer increases more than the pressure loss. At the same time have swirl tubes by the self-cleaning effect less pollution.

Durch die Drallung der Wärmetauscherrohre 208 wird eine hohe Turbulenz der Strömung innerhalb der Wärmetauscherrohre 208 und auch der Strömung an der Außenseite der Wärmetauscherrohre 208 erzielt, wodurch der Wärmeübergang zwischen dem Medium an der Innenseite und dem Medium an der Außenseite der Wandung 242 der Wärmetauscherrohre 208 erhöht wird, ohne dass hierfür zusätzliche Komponenten in den Innenraum der Rohre eingebracht werden müssen, welche den Strömungswiderstand deutlich erhöhen würden und außerdem durch die Anlagerung von Feststoffpartikeln zu einer Verstopfung der Rohre führen könnten.By the swirl of the heat exchanger tubes 208 is a high turbulence of the flow within the heat exchanger tubes 208 and also the flow on the outside of the heat exchanger tubes 208 achieved, whereby the heat transfer between the medium on the inside and the medium on the outside of the wall 242 the heat exchanger tubes 208 is increased, without requiring additional components must be introduced into the interior of the tubes, which would significantly increase the flow resistance and also could lead to blockage of the pipes by the addition of solid particles.

Bei Verwendung in einem Bündel-Wärmetauscher nach dem Kreuz-Gegenstrom-Prinzip kann die Rohrlänge der Wärmetauscherrohre 208 bei gleicher Wärmeübertragungsleistung um bis zu 15% gegenüber einer Ausführung mit Glattrohren verringert werden.When used in a bundle heat exchanger according to the cross-countercurrent principle, the tube length of the heat exchanger tubes 208 with the same heat transfer performance can be reduced by up to 15% compared to a design with smooth tubes.

Bei gleicher Rohrlänge wird die Wärmeübertragungsleistung bei der Verwendung von Drallrohren entsprechend erhöht.With the same tube length, the heat transfer performance is increased accordingly when using swirl tubes.

Der Einsatz von Drallrohren 244 reduziert somit die Anlagengröße der thermischen Abluftreinigungsanlage 100 oder steigert die Effizienz bei gleich bleibender Baugröße des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116.The use of swirl tubes 244 thus reduces the plant size of the thermal exhaust air purification system 100 or increases the efficiency at the same size of clean gas raw gas heat exchanger 116 ,

Die Wärmetauscherrohre 208 können wahlweise statt als Einfach-Drallrohre auch als Kreuz-Drallrohre ausgebildet sein.The heat exchanger tubes 208 can optionally be designed as a cross-twist tubes instead of single-twist tubes.

Ein solches Kreuz-Drallrohr ist schematisch in den 9 und 10 dargestellt.Such a cross-twist tube is schematically in the 9 and 10 shown.

Bei einem Kreuz-Drallrohr 256 ist das Rohr mit zwei Drallungen versehen, die wendelförmigen Bahnen mit einander entgegengesetztem Drehsinn um die Längsachse 246 des Rohres folgen.In a cross-twist tube 256 the tube is provided with two swirls, the helical paths with opposite directions of rotation about the longitudinal axis 246 follow the tube.

Die an der Außenseite 240 verlaufenden linienförmigen Vertiefungen 250 und die an der Innenseite 238 verlaufenden linienförmigen Vorsprünge 248 der einander entgegengesetzt umlaufenden Drallungen überkreuzen sich daher in regelmäßigen Abständen (Drall-Abstand lp) in 9.The on the outside 240 extending linear depressions 250 and those on the inside 238 extending linear projections 248 Therefore, the mutually opposing circulating swirls intersect at regular intervals (twist distance l p ) in 9 ,

Im Übrigen stimmt ein Kreuz-Drallrohr 256 hinsichtlich der bevorzugten Abmessungen, insbesondere hinsichtlich des Außendurchmessers D, der Wanddicke t, der Dralltiefe h und des Drallwinkels α, mit den vorstehend beschriebenen Einfach-Drallrohren überein.Incidentally, a cross-twist tube is right 256 with respect to the preferred dimensions, in particular with regard to the outer diameter D, the wall thickness t, the twist depth h and the twist angle α, with the single-twist tubes described above.

Die Wandung der Wärmetauscherrohre 208 ist vorzugsweise aus einem metallischen Material, insbesondere aus einem nichtrostenden Stahlmaterial, gebildet.The wall of the heat exchanger tubes 208 is preferably formed of a metallic material, in particular of a stainless steel material.

Geeignete nichtrostende Stahlmaterialien, die eine ausreichende und dauerhafte Temperaturbeständigkeit aufweisen, sind beispielsweise

  • – der nichtrostende Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4301 nach DIN EN 10217-7 (Kurzname: X5CrNi18-10), mit einem reduzierten Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,045 Gewichtsprozent;
  • – der nichtrostende Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4401 nach DIN EN 10217-7 (Kurzname: X5CrNiMol7-12-2), mit einem reduzierten Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,045 Gewichtsprozent;
  • – der nichtrostende Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4541 nach DIN EN 10217-7 (Kurzname: X6CrNiTi18-10); und
  • – der nichtrostende Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4571 nach DIN EN 10217-7 (Kurzname: X6CrNiMoTi17-12-2).
Suitable stainless steel materials which have sufficient and durable temperature resistance are, for example
  • - the stainless steel with the material number 1.4301 after DIN EN 10217-7 (Short name: X5CrNi18-10), having a reduced carbon content of at most 0.045% by weight;
  • - the stainless steel with the material number 1.4401 after DIN EN 10217-7 (Short name: X5CrNiMol7-12-2), having a reduced carbon content of at most 0.045% by weight;
  • - the stainless steel with the material number 1.4541 after DIN EN 10217-7 (Short name: X6CrNiTi18-10); and
  • - the stainless steel with the material number 1.4571 after DIN EN 10217-7 (Short name: X6CrNiMoTi17-12-2).

Die in den 1 bis 10 dargestellte und vorstehend beschriebene Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 funktioniert wie folgt:
Das Rohgas, gegebenenfalls mit durch die Frischluft-Zuführleitung 122 zugemischter Frischluft, gelangt durch den Rohgaseintritt 114 in den Innenraum 226 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 und strömt längs des gewundenen Strömungspfads 228 durch die Durchtrittsspalte 222a, 222b im Kreuz-Gegenstrom längs der Wärmetauscherrohre 208 und entgegen der Strömungsrichtung 230 des Reingases zu einer Rohgas-Sammelkammer 258 am brennerseitigen Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116.
The in the 1 to 10 illustrated and described above embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 works as follows:
The raw gas, possibly with through the fresh air supply line 122 admixed fresh air, passes through the raw gas inlet 114 in the interior 226 the clean gas raw gas heat exchanger 116 and flows along the tortuous flow path 228 through the passage column 222a . 222b in cross-counterflow along the heat exchanger tubes 208 and against the flow direction 230 the clean gas to a raw gas collection chamber 258 at the burner end of the clean gas raw gas heat exchanger 116 ,

Von dort gelangt das Rohgas, welches im Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 von seiner Ausgangstemperatur auf eine Vorwärmtemperatur von beispielsweise ungefähr 620°C aufgeheizt worden ist, gegebenenfalls vermischt mit Brennstoff aus der Brennstoffleitung 108, durch Durchtrittsöffnungen des Brenners 106 in die Brennkammer 102. Dort werden die oxidierbaren Bestandteile des Rohgases und der Brennstoff in einer exothermen Reaktion oxidiert, wodurch ein Reingas mit einer Temperatur von beispielsweise ungefähr 750°C erzeugt wird, welches in der Richtung der Längsachse 192 zur dem Brenner abgewandten Stirnseite 196 der Brennkammer 102 strömt.From there, the raw gas, which is in the clean gas raw gas heat exchanger 116 heated from its initial temperature to a preheating temperature of, for example, about 620 ° C, optionally mixed with fuel from the fuel line 108 , through passages of the burner 106 into the combustion chamber 102 , There, the oxidizable constituents of the raw gas and the fuel are oxidized in an exothermic reaction, whereby a clean gas with a temperature of, for example, about 750 ° C is generated, which in the direction of the longitudinal axis 192 to the burner facing away from the front side 196 the combustion chamber 102 flows.

Von dort strömt das Reingas durch den Reingaskanal 132 entgegen der Strömungsrichtung 230 zurück bis zum brennerseitigen Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116, wo das Reingas in die brennerseitigen Enden der Wärmetauscherrohre 208 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 gelangt und in den Innenräumen der Wärmetauscherrohre 208 längs der Strömungsrichtung 230 zum dem Brenner 106 abgewandten Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 strömt.From there, the clean gas flows through the clean gas channel 132 against the flow direction 230 back to the burner end of the clean gas raw gas heat exchanger 116 where the clean gas into the burner-side ends of the heat exchanger tubes 208 the clean gas raw gas heat exchanger 116 passes and in the interiors of the heat exchanger tubes 208 along the flow direction 230 to the burner 106 remote end of the clean gas raw gas heat exchanger 116 flows.

Dort gelangt das, durch den Wärmeübergang auf das Rohgas auf eine Temperatur von beispielsweise ungefähr 320°C abgekühlte, Reingas durch die dem Brenner 106 abgewandten Enden der Wärmetauscherrohre 208 in die Reingas-Sammelkammer 234 und von dort durch die Reingasleitung 138 zu den nachgeschalteten Wärmetauschern 140, wo das Reingas, unter weiterer Abkühlung, Wärme auf das Speisewasser im ersten nachgeschalteten Wärmetauscher 140a, auf das Kaltwasser in dem zweiten nachgeschalteten Wärmetauscher 140b und auf die Zuluft in dem dritten nachgeschalteten Wärmetauscher 140c überträgt.There passes through, cooled by the heat transfer to the raw gas to a temperature of, for example, about 320 ° C, clean gas through the burner 106 opposite ends of the heat exchanger tubes 208 in the clean gas collection chamber 234 and from there by the clean gas line 138 to the downstream heat exchangers 140 , where the clean gas, with further cooling, heat to the feed water in the first downstream heat exchanger 140a , on the cold water in the second downstream heat exchanger 140b and on the supply air in the third downstream heat exchanger 140c transfers.

Anschließend wird das Reingas über den Abluftkamin 142 an die Umgebung abgegeben.Then the clean gas is through the exhaust chimney 142 delivered to the environment.

Jeder der nachgeschalteten Wärmetauscher 140 kann ebenfalls ein Bündel von Wärmetauscherrohren 208 umfassen, deren Wandung an ihrer Innenseite und/oder an ihrer Außenseite eine Turbulenz erzeugende Struktur aufweist.Each of the downstream heat exchangers 140 can also be a bundle of heat exchanger tubes 208 comprise, whose wall has on its inside and / or on its outside a turbulence generating structure.

Insbesondere können auch die Wärmetauscherrohre mindestens eines der nachgeschalteten Wärmetauscher 140a bis 140c als Drallrohre 244 (und zwar als Einfach-Drallrohre oder als Kreuz-Drallrohre 256) ausgebildet sein, um den Wärmeübergang von dem Reingas auf das jeweilige sekundärseitige fluide Medium zu erhöhen und/oder die Baulänge des jeweiligen Wärmetauschers zu reduzieren.In particular, the heat exchanger tubes, at least one of the downstream heat exchanger 140a to 140c as swirl tubes 244 (and as a single-twist tubes or as a cross-twist tubes 256 ) to increase the heat transfer from the clean gas to the respective secondary-side fluid medium and / or to reduce the overall length of the respective heat exchanger.

Durch das Fehlen von zusätzlichen Turbulenz erzeugenden Bauteilen im Innenraum der Wärmetauscherrohre 208 kommt es auch dann nicht zu einer Verstopfung der Wärmetauscherrohre 208, wenn in dem Reingas Feststoffpartikel mitgeführt werden.Due to the lack of additional turbulence generating components in the interior of the heat exchanger tubes 208 Even then, there is no clogging of the heat exchanger tubes 208 if solid particles are carried in the clean gas.

Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Rohgas Silikone enthält, durch deren Oxidation in der Brennkammer 102 Siliziumdioxid-Partikel entstehen können.This is particularly advantageous if the crude gas contains silicones, by their oxidation in the combustion chamber 102 Silica particles can arise.

Eine in den 11 bis 13 dargestellte zweite Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass der Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 nicht nach dem Kreuz-Gegenstrom-Prinzip, sondern stattdessen nach dem direkten Gegenstrom-Prinzip arbeitet.One in the 11 to 13 illustrated second embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 differs from the first embodiment described above only in that the pure gas raw gas heat exchanger 116 not on the cross-countercurrent principle, but instead works on the direct countercurrent principle.

Um dies zu ermöglichen, bilden die Halteelemente 212 im Innenraum 226 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 keine labyrinthförmige Umlenkstruktur, welche einen gewundenen Strömungspfad 228 des Rohgases erzwingt.To make this possible, the holding elements form 212 in the interior 226 the clean gas raw gas heat exchanger 116 no labyrinthine deflection structure, which has a tortuous flow path 228 of the raw gas forces.

Vielmehr sind die Halteelemente 212, an denen die Wärmetauscherrohre 208 bei dieser Ausführungsform gehalten sind, mit Durchtrittsöffnungen 260 versehen, welche es ermöglichen, dass ein fluides Medium, insbesondere das Rohgas, die Halteelemente 212 im Wesentlichen parallel zu den Längsachsen 246 und damit parallel zu den Mantelflächen der Wärmetauscherrohre 208 und antiparallel zur Strömungsrichtung 230 des Reingases durch die Wärmetauscherrohre 208 durchströmt.Rather, the retaining elements 212 at which the heat exchanger tubes 208 are held in this embodiment, with passage openings 260 provided that allow a fluid medium, in particular the raw gas, the holding elements 212 essentially parallel to the longitudinal axes 246 and thus parallel to the lateral surfaces of the heat exchanger tubes 208 and antiparallel to the flow direction 230 the clean gas through the heat exchanger tubes 208 flows through.

Dies kann, wie in 12 dargestellt, beispielsweise dadurch erfolgen, dass jedes Halteelement 212 als eine offene Gitterstruktur 262 aus zwei Gruppen von schräg zueinander verlaufenden Streifen 264a und 264b gebildet ist.This can, as in 12 represented, for example, take place in that each retaining element 212 as an open lattice structure 262 from two groups of oblique stripes 264a and 264b is formed.

Die Streifen können beispielsweise aus einem Flachstahlmaterial gebildet sein und weisen vorzugsweise eine Breite (d. h. eine Erstreckung in der Richtung der Längsachsen 246 der Wärmetauscherrohre 208) von beispielsweise 20 mm bis 30 mm auf. For example, the strips may be formed from a flat steel material and preferably have a width (ie, an extent in the direction of the longitudinal axes 246 the heat exchanger tubes 208 ) of, for example, 20 mm to 30 mm.

Die Gitterstruktur 262 kann aus mehreren, beispielsweise zwölf, Teilstrukturen 263 mit trapezförmigem Querschnitt zu einem ringförmig geschlossenen Halteelement 212 zusammengesetzt sein.The grid structure 262 can consist of several, for example twelve, substructures 263 with trapezoidal cross-section to a ring-shaped closed holding element 212 be composed.

Das Halteelement 212 kann über Stege 265 an dem Wärmetauscher-Außengehäuse 200 gehalten sein.The holding element 212 can over bridges 265 on the outer heat exchanger housing 200 be held.

Die sich überkreuzenden Streifen 264 bilden zwischen sich rautenförmige Aufnahmen 266 aus, in denen jeweils ein Wärmetauscherrohr 208 aufgenommen ist.The crossing stripes 264 form diamond-shaped pictures between themselves 266 out, in each of which a heat exchanger tube 208 is included.

Da die Querschnittsfläche jeder Aufnahme 266 deutlich größer ist als der Querschnitt des darin aufgenommenen Wärmetauscherrohres 208, verbleiben zwischen der Außenwand jedes Wärmetauscherrohres 208 und den Innenwänden der jeweils zugeordneten Aufnahme 266 jeweils zwei Durchtrittsöffnungen 260 für den Durchtritt eines fluiden Mediums durch das Haltegitter.Because the cross-sectional area of each shot 266 is significantly larger than the cross section of the heat exchanger tube received therein 208 , remain between the outer wall of each heat exchanger tube 208 and the inner walls of the respective associated recording 266 two openings each 260 for the passage of a fluid medium through the holding grid.

Bei einer in 13 schematisch dargestellten alternativen Ausgestaltung der Halteelemente 212 sind die Halteelemente 212, wie bei der ersten Ausführungsform, als im Wesentlichen kreisringförmige Haltebleche 214 ausgebildet, die sich jedoch vorzugsweise über den gesamten Zwischenraum zwischen dem Wärmetauscher-Innengehäuse 202 und dem Wärmetauscher-Außengehäuse 200 erstrecken.At an in 13 schematically illustrated alternative embodiment of the holding elements 212 are the retaining elements 212 as in the first embodiment, as substantially annular retaining plates 214 formed, but preferably over the entire space between the heat exchanger inner housing 202 and the heat exchanger outer casing 200 extend.

Für jedes Wärmetauscherrohr 208 ist in dem Halteelement 212 jeweils eine im Wesentlichen kreisförmige Ausnehmung 268 vorgesehen, von deren Rand mehrere, beispielsweise drei oder mehr, im Wesentlichen zungenförmige Vorsprünge 270 radial nach innen vorspringen, so dass sie den Umfang des jeweils durch die Ausnehmung 268 hindurchtretenden Wärmetauscherrohres 208 berühren und das Wärmetauscherrohr 208 zwischen sich halten.For each heat exchanger tube 208 is in the holding element 212 each a substantially circular recess 268 provided, from the edge of several, for example, three or more, substantially tongue-shaped projections 270 protrude radially inward so that they extend the circumference of each through the recess 268 passing through the heat exchanger tube 208 touch and the heat exchanger tube 208 between them.

Die Wärmetauscherrohre 208 können mit den Vorsprüngen 270 stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißung, verbunden sein.The heat exchanger tubes 208 can with the tabs 270 cohesively, for example by welding, be connected.

Der Radius der Ausnehmung 268 ist deutlich größer als der Radius des jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohres 208, so dass zwischen der Außenseite 240 des Wärmetauscherrohres 208 und dem Rand der Ausnehmung 268 jeweils mehrere Durchtrittsöffnungen 260 für den Durchtritt eines fluiden Mediums, insbesondere des Rohgases, durch das Halteelement 212 verbleiben.The radius of the recess 268 is significantly larger than the radius of the associated heat exchanger tube 208 so that between the outside 240 of the heat exchanger tube 208 and the edge of the recess 268 in each case a plurality of passage openings 260 for the passage of a fluid medium, in particular of the raw gas, through the retaining element 212 remain.

Dadurch, dass bei der in den 11 bis 13 dargestellten zweiten Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 das Rohgas im Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 im direkten Gegenstrom zu dem Reingas innerhalb der Wärmetauscherrohre 208 geführt wird, wobei dennoch durch die Turbulenz erzeugende Struktur an der Innenseite 238 und an der Außenseite 240 der Wandung 242 der Wärmetauscherrohre 208 eine ausreichende Turbulenz sowohl in der Reingasströmung als auch in der Rohgasströmung erzeugt wird, wird die Effizienz des Wärmeübergangs von dem Reingas auf das Rohgas weiter erhöht, so dass bei dieser Ausführungsform eine vorgegebene Wärmemenge bei einer Wärmetauscherrohrlänge übertragen werden kann, welche bis zu 30% kürzer ist als bei der Verwendung von Glattrohren im Kreuz-Gegenstrom-Prinzip.The fact that when in the 11 to 13 illustrated second embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 the raw gas in clean gas raw gas heat exchanger 116 in direct countercurrent to the clean gas within the heat exchanger tubes 208 is guided, but still by the turbulence generating structure on the inside 238 and on the outside 240 the wall 242 the heat exchanger tubes 208 sufficient turbulence is generated in both the clean gas flow and in the raw gas flow, the efficiency of the heat transfer from the clean gas is further increased to the raw gas, so that in this embodiment, a predetermined amount of heat can be transmitted at a heat exchanger tube length, which is up to 30% shorter is than with the use of smooth tubes in the cross-countercurrent principle.

Bei gleicher Baulänge erhöht sich die übertragene Wärmemenge bei der Verwendung von Drallrohren 244 als Wärmetauscherrohre 208 im direkten Gegenstrom-Prinzip entsprechend um bis zu 30% gegenüber der Verwendung von Glattrohren im Kreuz-Gegenstrom-Prinzip.At the same length, the amount of heat transferred increases when using swirl tubes 244 as heat exchanger tubes 208 according to the direct countercurrent principle, by up to 30% compared to the use of smooth tubes in the cross-countercurrent principle.

Im Übrigen stimmt die in den 11 bis 13 dargestellte zweite Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 10 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the right in the 11 to 13 illustrated second embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 in terms of structure and function with in the 1 to 10 illustrated in the first embodiment, reference is made to the above description in this regard.

Eine in 14 dargestellte dritte Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 10 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 nicht die Brennkammer 102 umgibt, sondern in Verlängerung der Brennkammer 102, in der Richtung der Längsachse 192 der Brennkammer hinter der dem Brenner 106 abgewandten Stirnseite 196 der Brennkammer 102, angeordnet ist.An in 14 illustrated third embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 is different from the one in the 1 to 10 illustrated first embodiment in that the clean gas raw gas heat exchanger 116 not the combustion chamber 102 surrounds but in extension of the combustion chamber 102 , in the direction of the longitudinal axis 192 the combustion chamber behind the burner 106 opposite end face 196 the combustion chamber 102 , is arranged.

Die Brennkammer 102 ist bei dieser Ausführungsform lediglich von einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Rohgaskanal 272 umgeben, durch welchen das vorgewärmte Rohgas vom Rohgasaustritt 126 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 zum Brennkammereintritt 104 strömt.The combustion chamber 102 is in this embodiment only of a substantially hollow cylindrical raw gas duct 272 surrounded, through which the preheated raw gas from the raw gas outlet 126 the clean gas raw gas heat exchanger 116 to the combustion chamber entry 104 flows.

Der Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 ist bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen gleich aufgebaut wie bei der ersten Ausführungsform, kann jedoch einen kleineren Innenradius aufweisen, da er nicht die gesamte Brennkammer 102, sondern lediglich eine im Wesentlichen zylindrische Bypass-Leitung 144 umgibt, welche die dem Brenner 106 abgewandte Stirnseite 196 der Brennkammer 102 mit der Reingas-Sammelkammer 234 verbindet.The clean gas crude gas heat exchanger 116 is substantially the same in this embodiment as in the first embodiment, but may have a smaller inner radius, since it is not the entire combustion chamber 102 but only a substantially cylindrical bypass management 144 surrounds which the burner 106 opposite end face 196 the combustion chamber 102 with the clean gas collection chamber 234 combines.

Dabei ist vorzugsweise das dem Brenner 106 abgewandte Ende der Bypass-Leitung 144 mittels einer Bypass-Klappe 146 verschließbar.It is preferably the burner 106 opposite end of the bypass line 144 by means of a bypass flap 146 closable.

Bei dieser dritten Ausführungsform ist die Rohrlänge des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 von der Länge der Brennkammer 102 unabhängig, so dass diese Rohrlänge in Abhängigkeit von dem gewünschten Wärmeübertrag von dem Reingas auf das Rohgas frei gewählt werden kann.In this third embodiment, the tube length of the clean gas raw gas heat exchanger 116 of the length of the combustion chamber 102 independently, so that this tube length can be freely selected depending on the desired heat transfer from the clean gas to the raw gas.

Im Übrigen stimmt die in 14 dargestellte dritte Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 10 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 14 illustrated third embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 in terms of structure and function with in the 1 to 10 illustrated in the first embodiment, reference is made to the above description in this regard.

Ferner kann auch bei der in 14 dargestellten dritten Ausführungsform der Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 nach dem direkten Gegenstrom-Prinzip ausgebildet sein, wie bei der in den 11 bis 13 dargestellten zweiten Ausführungsform. Die im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschriebenen Halteelemente 212 mit Durchtrittsöffnungen 260 für ein fluides Medium sind auch bei der dritten Ausführungsform verwendbar.Furthermore, even at the in 14 illustrated third embodiment of the clean gas raw gas heat exchanger 116 be formed according to the direct countercurrent principle, as in the in the 11 to 13 illustrated second embodiment. The retaining elements described in connection with the second embodiment 212 with passages 260 for a fluid medium are also usable in the third embodiment.

Eine in 15 dargestellte vierte Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 10 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass nicht das Reingas, sondern das zu erwärmende Rohgas durch die Innenräume der Wärmetauscherrohre 208 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 geführt wird.An in 15 illustrated fourth embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 is different from the one in the 1 to 10 shown first embodiment in that not the clean gas, but the raw gas to be heated through the interiors of the heat exchanger tubes 208 the clean gas raw gas heat exchanger 116 to be led.

Um dies zu ermöglichen, mündet der Rohgaseinlass 232 bei dieser Ausführungsform in eine Rohgaskammer 274, die am dem Brenner 106 abgewandeten Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 angeordnet ist.To make this possible, the raw gas inlet opens 232 in this embodiment, in a raw gas chamber 274 on the burner 106 remote end of the clean gas raw gas heat exchanger 116 is arranged.

In diese Rohgaskammer 274 münden die dem Brenner 106 abgewandten Enden der Wärmetauscherrohre 208, so dass das Rohgas aus der Rohgaskammer 274 in die Innenräume der Wärmetauscherrohre 208 einströmen kann.Into this raw gas chamber 274 they open the burner 106 opposite ends of the heat exchanger tubes 208 , so that the raw gas from the raw gas chamber 274 in the interiors of the heat exchanger tubes 208 can flow in.

Nach Durchströmen der Wärmetauscherrohre 208 gelangt das Rohgas durch die brennerseitigen Enden der Wärmetauscherrohre 208 in die dem Brenner 106 benachbarte Rohgas-Sammelkammer 258 und von dort in die Brennkammer 102, wo die oxidierbaren Bestandteile des Rohgases oxidiert werden und so das Reingas erzeugt wird.After flowing through the heat exchanger tubes 208 the raw gas passes through the burner-side ends of the heat exchanger tubes 208 in the burner 106 adjacent raw gas collection chamber 258 and from there into the combustion chamber 102 where the oxidizable constituents of the raw gas are oxidized and so the clean gas is generated.

Das Reingas gelangt, wie bei der ersten Ausführungsform, durch den Reingaskanal 132, entgegen der Strömungsrichtung innerhalb der Brennkammer 102, zurück zum brennerseitigen Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116, wo das Reingas nun aber nicht in die Innenräume der Wärmetauscherrohre 208 einströmt, sondern stattdessen in den außerhalb der Wärmetauscherrohre 208 verbleibenden Innenraum 226 zwischen dem Wärmetauscher-Innengehäuse 202 und dem Wärmetauscher-Außengehäuse 200. Dieser Innenraum 226 ist ebenso wie bei der ersten Ausführungsform durch in radialer Richtung gegeneinander versetzte Halteelemente 212a und 212b so unterteilt, dass dem Reingas ein gewundener Strömungspfad 276 durch den Innenraum 226 des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 aufgezwungen wird.The clean gas passes, as in the first embodiment, through the clean gas duct 132 , against the flow direction within the combustion chamber 102 , back to the burner end of the clean gas raw gas heat exchanger 116 where the clean gas but now not in the interiors of the heat exchanger tubes 208 flows in, but instead in the outside of the heat exchanger tubes 208 remaining interior 226 between the heat exchanger inner housing 202 and the heat exchanger outer casing 200 , This interior 226 is the same as in the first embodiment by staggered in the radial direction holding elements 212a and 212b divided so that the clean gas a tortuous flow path 276 through the interior 226 the clean gas raw gas heat exchanger 116 is imposed.

Das Reingas umströmt die Außenseiten 240 der Wärmetauscherrohre 208, welche in der Gegenrichtung vom Rohgas durchströmt werden, also bei dieser vierten Ausführungsform im Kreuz-Gegenstrom-Prinzip.The clean gas flows around the outside 240 the heat exchanger tubes 208 which are flowed through in the opposite direction by the raw gas, that is, in this fourth embodiment in the cross-countercurrent principle.

Vom dem Brenner 106 abgewandten Ende des Reingas-Rohgas-Wärmetauschers 116 gelangt das Reingas in die Reingas-Sammelkammer 234 und von dort, über die Reingasleitung 138 zu den nachgeschalteten Wärmetauschern 140.From the burner 106 remote end of the clean gas raw gas heat exchanger 116 the clean gas enters the clean gas collection chamber 234 and from there, via the clean gas line 138 to the downstream heat exchangers 140 ,

Im Übrigen stimmt die in 15 dargestellte vierte Ausführungsform einer thermischen Abluftreinigungsanlage 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 10 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 15 illustrated fourth embodiment of a thermal exhaust air purification system 100 in terms of structure and function with in the 1 to 10 illustrated in the first embodiment, reference is made to the above description in this regard.

Ferner ist es auch bei dieser vierten Ausführungsform möglich, den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 nach dem direkten Gegenstrom-Prinzip auszubilden, wie bei der in den 11 bis 13 dargestellten zweiten Ausführungsform. Die im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschriebenen Halteelemente 212 mit Durchtrittsöffnungen 260 für ein fluides Medium sind auch bei dieser vierten Ausführungsform verwendbar, wobei dann das Reingas durch die Durchtrittsöffnungen 260 in den Halteelementen 212 hindurchströmt.Furthermore, it is also possible in this fourth embodiment, the clean gas raw gas heat exchanger 116 form according to the direct countercurrent principle, as in the in the 11 to 13 illustrated second embodiment. The retaining elements described in connection with the second embodiment 212 with passages 260 for a fluid medium can also be used in this fourth embodiment, in which case the clean gas through the passage openings 260 in the holding elements 212 flowing.

Ferner ist es auch möglich, den Reingas-Rohgas-Wärmetauscher 116 bei der vierten Ausführungsform in Verlängerung der Brennkammer 102 hinter der Brennkammer 102, insbesondere hinter der dem Brenner 106 abgewandten Stirnseite 196 der Brennkammer 106, anzuordnen, wie bei der in 14 dargestellten dritten Ausführungsform.Furthermore, it is also possible, the clean gas raw gas heat exchanger 116 in the fourth embodiment in extension of the combustion chamber 102 behind the combustion chamber 102 , especially behind the burner 106 opposite end face 196 the combustion chamber 106 to arrange, as in the in 14 illustrated third embodiment.

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Claims (15)

Wärmetauscher für eine thermische Abluftreinigungsanlage (100), umfassend mindestens ein Wärmetauscherrohr (208), dessen Innenraum von einem inneren fluiden Medium durchströmbar ist und das an seiner Außenseite (240) von einem äußeren fluiden Medium umströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (242) mindestens eines Wärmetauscherrohres (208) an ihrer Innenseite (238) und/oder an ihrer Außenseite (240) eine Turbulenz erzeugende Struktur aufweist.Heat exchanger for a thermal exhaust air purification plant ( 100 ), comprising at least one heat exchanger tube ( 208 ), whose interior is permeable by an internal fluid medium and that on its outside ( 240 ) is flowed around by an external fluid medium, characterized in that the wall ( 242 ) at least one heat exchanger tube ( 208 ) on its inside ( 238 ) and / or on its outside ( 240 ) has a turbulence generating structure. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenz erzeugende Struktur mindestens ein Strukturelement (251) umfasst, das sich über einen Umfangswinkel von mindestens 180° um die Längsachse (246) des Wärmetauscherrohres (208) herum erstreckt.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the turbulence generating structure at least one structural element ( 251 ) which extends over a circumferential angle of at least 180 ° about the longitudinal axis ( 246 ) of the heat exchanger tube ( 208 ) extends around. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauscherrohr (208) als ein Drallrohr (244) ausgebildet ist, das vorzugsweise einen Drallwinkel (α) von 10° bis 40° aufweist.Heat exchanger according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least one heat exchanger tube ( 208 ) as a swirl tube ( 244 ) is formed, which preferably has a helix angle (α) of 10 ° to 40 °. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauscherrohr (208) als ein Kreuz-Drallrohr (256) ausgebildet ist.Heat exchanger according to claim 3, characterized in that at least one heat exchanger tube ( 208 ) as a cross-spin tube ( 256 ) is trained. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenz erzeugende Struktur eine radiale Ausdehnung (h) aufweist, die mindestens 20% der Wanddicke (t) des Wärmetauscherrohres (208) beträgt und/oder kleiner ist als die Wanddicke (t) des Wärmetauscherrohres (208).Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the turbulence-generating structure has a radial extent (h) which is at least 20% of the wall thickness (t) of the heat exchanger tube ( 208 ) and / or is smaller than the wall thickness (t) of the heat exchanger tube ( 208 ). Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (116) mehrere Wärmetauscherrohre (208) umfasst, die ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Wärmetauscherrohr-Bündel (206) bilden.Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heat exchanger ( 116 ) a plurality of heat exchanger tubes ( 208 ) comprising a substantially hollow cylindrical heat exchanger tube bundle ( 206 ) form. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg des äußeren fluiden Mediums durch den Wärmetauscher (116) so geführt ist, dass das äußere fluide Medium mindestens ein Wärmetauscherrohr (208) zumindest abschnittsweise quer zu der Längsachse (246) des Wärmetauscherrohres (208) umströmt.Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the flow path of the external fluid medium through the heat exchanger ( 116 ) is guided so that the outer fluid medium at least one heat exchanger tube ( 208 ) at least in sections transverse to the longitudinal axis ( 246 ) of the heat exchanger tube ( 208 ) flows around. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg des äußeren fluiden Mediums durch den Wärmetauscher (116) so geführt ist, dass das äußere fluide Medium mindestens ein Wärmetauscherrohr (208) zumindest abschnittsweise im Wesentlichen parallel zur der Längsachse (246) Wärmetauscherrohres (208) umströmt.Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the flow path of the outer fluid medium through the heat exchanger ( 116 ) is guided so that the outer fluid medium at least one heat exchanger tube ( 208 ) at least in sections substantially parallel to the longitudinal axis ( 246 ) Heat exchanger tube ( 208 ) flows around. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (116) mindestens ein Halteelement (212) umfasst, an dem mindestens ein Wärmetauscherrohr (208) gehalten ist, wobei das Halteelement (212) mindestens eine Durchtrittsöffnung (260) für den Durchtritt des äußeren fluiden Mediums durch das Halteelement (212) aufweist.Heat exchanger according to claim 8, characterized in that the heat exchanger ( 116 ) at least one retaining element ( 212 ), at which at least one heat exchanger tube ( 208 ) is held, wherein the retaining element ( 212 ) at least one passage opening ( 260 ) for the passage of the outer fluid medium through the retaining element ( 212 ) having. Thermische Abluftreinigungsanlage, umfassend eine Brennkammer (102) und mindestens einen Wärmetauscher (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Thermal exhaust air purification system, comprising a combustion chamber ( 102 ) and at least one heat exchanger ( 116 ) according to one of claims 1 to 9. Thermische Abluftreinigungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauscher (116) zumindest abschnittsweise die Brennkammer (102) der thermischen Abluftreinigungsanlage (100) umgibt.Thermal exhaust air purification system according to claim 10, characterized in that at least one heat exchanger ( 116 ) at least in sections, the combustion chamber ( 102 ) of the thermal exhaust air purification system ( 100 ) surrounds. Thermische Abluftreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Abluftreinigungsanlage (100) einen Reingaskanal (132) umfasst, durch welchen in der Brennkammer (102) erzeugtes Reingas von einem Reingasaustritt (130) der Brennkammer (102) zu einem Reingaseintritt (134) des Wärmetauschers (116) strömt, wobei der Reingaskanal (132) zumindest abschnittsweise die Brennkammer (102) umgibt und zumindest abschnittsweise von dem Wärmetauscher (116) umgeben ist.Thermal exhaust air purification system according to one of claims 10 or 11, characterized in that the thermal exhaust air purification system ( 100 ) a clean channel ( 132 ), through which in the combustion chamber ( 102 ) generated clean gas from a clean gas outlet ( 130 ) of the combustion chamber ( 102 ) to a clean gas entrance ( 134 ) of the heat exchanger ( 116 ), wherein the clean gas channel ( 132 ) at least in sections, the combustion chamber ( 102 ) and at least partially from the heat exchanger ( 116 ) is surrounded. Thermische Abluftreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer (102) erzeugtes Reingas dem Innenraum eines Wärmetauscherrohres (208) zuführbar ist.Thermal exhaust air purification system according to one of claims 10 to 12, characterized in that in the combustion chamber ( 102 ) Generated clean gas the interior of a heat exchanger tube ( 208 ) can be fed. Thermische Abluftreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Abluftreinigungsanlage (100) mindestens einen Wärmetauscher (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst, mittels welchem Wärme von einem in der Brennkammer (102) der thermischen Abluftreinigungsanlage (100) erzeugten Reingas auf ein fluides Medium übertragbar ist, das von einem der Brennkammer (102) der thermischen Abluftreinigungsanlage (100) zugeführten Rohgas verschieden ist.Thermal exhaust air purification system according to one of claims 10 to 13, characterized in that the thermal exhaust air purification system ( 100 ) at least one heat exchanger ( 116 ) according to one of claims 1 to 9, by means of which heat from one in the combustion chamber ( 102 ) of the thermal exhaust air purification system ( 100 ) is transferable to a fluid medium from one of the combustion chamber ( 102 ) of the thermal exhaust air purification system ( 100 ) supplied raw gas is different. Verfahren zum Reinigen eines oxidierbare Bestandteile enthaltenden Abluftstroms mittels einer thermischen Abluftreinigungsanlage (100), umfassend folgende Verfahrensschritte: – Erzeugen eines Reingasstroms durch zumindest teilweises Oxidieren der oxidierbaren Bestandteile des Abluftstroms in einer Brennkammer (102) der thermischen Abluftreinigungsanlage (100); und – Übertragen von Wärme aus dem Reingasstrom auf ein fluides Medium mittels mindestens eines Wärmetauschers (116; 140); dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauscher (116; 140) verwendet wird, welcher mindestens ein Wärmetauscherrohr (208) umfasst, dessen Wandung (242) an ihrer Innenseite (238) und/oder an ihrer Außenseite (240) eine Turbulenz erzeugende Struktur aufweist.Process for purifying an exhaust air stream containing oxidizable constituents by means of a thermal exhaust air purification plant ( 100 ), comprising the following method steps: - generating a clean gas stream by at least partially oxidizing the oxidizable constituents the exhaust air flow in a combustion chamber ( 102 ) of the thermal exhaust air purification system ( 100 ); and - transfer of heat from the clean gas stream to a fluid medium by means of at least one heat exchanger ( 116 ; 140 ); characterized in that at least one heat exchanger ( 116 ; 140 ) is used, which at least one heat exchanger tube ( 208 ) whose wall ( 242 ) on its inside ( 238 ) and / or on its outside ( 240 ) has a turbulence generating structure.
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