DE102021126972A1

DE102021126972A1 - Fluidreinigungsvorrichtung, fluidreinigungssystem, fahrzeug, verfahren zum betreiben einer fluidreinigungsvorrichtung, verfahren zum reinigen eines in einem tank befindlichen fluids sowie verfahren zum reinigen eines fluids eines industriellen prozesses

Info

Publication number: DE102021126972A1
Application number: DE102021126972.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Eichhorn; Sven Meyer; Werner Zondler
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2021-10-18
Filing date: 2021-10-18
Publication date: 2023-04-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidreinigungsvorrichtung. Die Fluidreinigungsvorrichtung umfasst eine Brennkammer, zumindest einen Regenerator und eine Steuerschaltung. Die Steuerschaltung ist eingerichtet, einen Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung einzustellen. Wenn der Betriebsmodus ein erster Betriebsmodus ist, ist die Fluidreinigungsvorrichtung eingerichtet, ein zu reinigendes Fluid direkt in die Brennkammer einzuleiten und mittels thermischer Oxidation zu reinigen. Wenn der Betriebsmodus ein zweiter Betriebsmodus ist, ist die Fluidreinigungsvorrichtung eingerichtet, das Fluid über den zumindest einen Regenerator in die Brennkammer zu leiten und mittels regenerativer thermischer Oxidation zu reinigen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Reinigung von Fluiden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Fluidreinigungsvorrichtung, ein Fluidreinigungssystem, ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidreinigungsvorrichtung, ein Verfahren zum Reinigen eines in einem Tank befindlichen Fluids sowie ein Verfahren zum Reinigen eines Fluids eines industriellen Prozesses.
Hintergrund
Prozessgase, die brennbare Bestandteile wie etwa brennbare Gase, Dämpfe, Lösungsmittel, andere volatile organische Komponenten, oxidierbare Schadstoffe und/oder Gemische davon enthalten, können thermisch über verschiedene Verfahren entsorgt werden. Beispielsweise ist eine Verbrennung (thermische Oxidation) in direkt befeuerten Brennkammern möglich. Ein Brenner heizt dabei die Brennkammer auf und die Prozessgase werden über entsprechende Eindüsevorrichtungen (z.B. Lanzen) in die Brennkammer eingebracht, als Verbrennungsluft genutzt oder der Verbrennungsluft beigemischt. Bei entsprechender Temperatur, Vermischung und Verweilzeit oxidieren die Prozessgase bzw. deren brennbare Bestandteile vorzugsweise vollständig in der Brennkammer. Die heißen Gase werden anschließend vorzugsweise abgekühlt und, sofern keine weitere Behandlung zur Entfernung von Schadstoffen notwendig ist, über einen Kamin an die Umgebung abgegeben.
Vorteilhaft bei dieser direkten Oxidation in einer Brennkammer ist, dass Gase entsorgt werden können, die als potenziell zündfähiges Gemisch vorliegen oder eine quasibrennstoffartige Zusammensetzung besitzen. Haben die zugeführten Gase einen entsprechend hohen Heizwert, so kann der Brenner auf minimalen Verbrauch zurückgefahren werden. Geht der Heizwert in den zu entsorgenden Gasen jedoch zurück, so muss zusätzlich Primärbrennstoff (z.B. Erdgas oder Wasserstoff) verbrannt oder zugesetzt werden und/oder anderweitig Heizenergie (z.B. elektrische Beheizung) zugeführt werden, um eine für die direkte Oxidation notwendige Temperatur in der Brennkammer zu halten. Wenn die erzeugte Wärme nicht genutzt werden kann, ist eine derartige Abluftreinigung jedoch weder wirtschaftlich noch ökologisch über einen längeren Zeitraum sinnvoll.
Niedrig beladene Prozessgase können mittels Regenerativer Thermischer Oxidation (RTO) mit deutlich geringerem Primärenergiebedarf entsorgt werden. Steigen hier allerdings die Konzentrationen an brennbaren Verbindungen an, muss mit entsprechender Verdünnung durch Luft oder Reingas die Sicherheit der Anlage gewährleistet werden.
Weder direkt befeuerte Brennkammern noch Anlagen nach dem RTO-Prinzip eignen sich somit für alle erdenklichen Betriebszustände bzw. Aufgabenstellungen, insbesondere nur bedingt für die Reinigung von Prozessgasen mit über eine Betriebsdauer stark schwankendem Heizwert.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zur Reinigung von Fluiden wie Abgas bereitzustellen.
Zusammenfassung
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Fluidreinigungsvorrichtung, ein Fluidreinigungssystem, ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidreinigungsvorrichtung, ein Verfahren zum Reinigen eines in einem Tank befindlichen Fluids sowie ein Verfahren zum Reinigen eines Fluids eines industriellen Prozesses gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Aspekte sowie Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie in den Figuren beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Fluidreinigungsvorrichtung. Die Fluidreinigungsvorrichtung umfasst eine Brennkammer, zumindest einen Regenerator und eine Steuerschaltung. Die Steuerschaltung ist eingerichtet, einen Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung einzustellen. Wenn der Betriebsmodus ein erster Betriebsmodus ist, ist die Fluidreinigungsvorrichtung eingerichtet, ein zu reinigendes Fluid direkt in die Brennkammer einzuleiten und mittels thermischer Oxidation zu reinigen. Wenn der Betriebsmodus ein zweiter Betriebsmodus ist, ist die Fluidreinigungsvorrichtung eingerichtet, das Fluid über den zumindest einen Regenerator in die Brennkammer zu leiten und mittels RTO zu reinigen.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fluidreinigungssystem. Das Fluidreinigungssystem umfasst eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung sowie eine von der Fluidreinigungsvorrichtung separate weitere Brennkammer. Die weitere Brennkammer ist eingerichtet, ein von dem zu reinigenden Fluid verschiedenes weiteres Fluid mittels thermischer Oxidation zu reinigen. Ferner umfasst das Fluidreinigungssystem eine Wärmetransportvorrichtung, die eingerichtet ist, Prozesswärme von der Fluidreinigungsvorrichtung zu der weiteren Brennkammer zu transportieren, um eine Temperatur in der weiteren Brennkammer einzustellen.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst ein Fahrgestell sowie eine Mehrzahl an Rädern, die beweglich an dem Fahrgestell montiert sind und eine Bewegung des Fahrzeugs relativ zu einem Untergrund des Fahrzeugs ermöglichen. Ferner umfasst das Fahrzeug eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung oder ein erfindungsgemäßes Fluidreinigungssystem. Die Fluidreinigungsvorrichtung oder das Fluidreinigungssystem ist auf dem Fahrgestell montiert.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidreinigungsvorrichtung mit einer Brennkammer und zumindest einem Regenerator. Das Verfahren umfasst ein Einstellen eines Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung. Wenn ein erster Betriebsmodus als Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung eingestellt wird, leitet die Fluidreinigungsvorrichtung ein zu reinigendes Fluid direkt in die Brennkammer ein und reinigt dieses mittels thermischer Oxidation. Wenn ein zweiter Betriebsmodus als Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung eingestellt wird, leitet die Fluidreinigungsvorrichtung das Fluid über den zumindest einen Regenerator in die Brennkammer und reinigt diese mittels RTO.
Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines in einem Tank befindlichen Fluids. Das Verfahren umfasst ein Leiten des Fluids von dem Tank zu einer erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung. Ferner umfasst das Verfahren ein Reinigen des Fluids mit der Fluidreinigungsvorrichtung. Die Fluidreinigungsvorrichtung wird zunächst in dem ersten Betriebsmodus betrieben. Wenn eine Schadstoffkonzentration in dem Fluid unter einen Schwellwert fällt, wird die Fluidreinigungsvorrichtung in dem zweiten Betriebsmodus betrieben.
Gemäß einem sechsten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines Fluids eines industriellen Prozesses. Das Verfahren umfasst ein Leiten des Fluids zu einer erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Reinigen des Fluids mit der Fluidreinigungsvorrichtung. Die Fluidreinigungsanlage wird in dem ersten Betriebsmodus betrieben, wenn eine Schadstoffkonzentration in dem Fluid über einem Schwellwert liegt. Wenn die Schadstoffkonzentration in dem Fluid unter dem Schwellwert liegt, wird die Fluidreinigungsanlage in dem zweiten Betriebsmodus betrieben.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Kombination der oben genannten Vorteile von (direkter) thermischer Oxidation und RTO. Aufgrund der unterschiedlichen Betriebsmodi ist eine situativ anpassbare, sichere und wirtschaftliche Reinigung des Fluids möglich. Beispielsweise ist eine sichere und wirtschaftliche Reinigung eines Fluids wie etwa eines Abgasstroms, der in der Konzentration seiner brennbaren Bestandteile stark schwankt, aufgrund der unterschiedlichen Betriebsmodi möglich.
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Fluidreinigungsvorrichtung;
2 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fluidreinigungsvorrichtung;
3 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Fluidreinigungsvorrichtung;
4 zeigt eine beispielhafte Relation zwischen einem durch eine Fluidreinigungsvorrichtung entsorgbaren Volumenstrom eines Fluids und einer Konzentration an Schadstoffen bzw. brennbaren Bestandteilen in dem Fluid;
5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Fluidreinigungssystems;
6 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs;
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Fluidreinigungsvorrichtung;
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Reinigen eines in einem Tank befindlichen Fluids; und
9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Reinigen eines Fluids eines industriellen Prozesses.

Beschreibung
Einige Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.
Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente beziehungsweise Merkmale, die jeweils identisch oder auch in abgewandelter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. In den Figuren können ferner die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht im Einzelfall ausdrücklich anders definiert. Als alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt Äquivalent für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion im Folgenden als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei deren Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben beschreiben, dabei aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
1 zeigt eine Fluidreinigungsvorrichtung 100. Das Fluidreinigungsvorrichtung 100 umfasst eine Brennkammer 120, zumindest einen Regenerator 110 und eine Steuerschaltung 130.
Die Steuerschaltung 130 ist mit einem oder mehreren der sonstigen Bestandteile bzw. Elemente der Fluidreinigungsvorrichtung 100 gekoppelt und eingerichtet, einen Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 einzustellen. Die Steuerschaltung 130 kann beispielsweise durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (engl. CPU = Central Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (engl. ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (engl. IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (engl. SoC = System on a Chip), ein programmierbares Logikelement, ein feldprogrammierbares Gatterarray (FPGA = Field Programmable Gate Array) mit einem Mikroprozessor, ein Back-End oder eine Datenwolke (engl. Compute Cloud) gebildet sein bzw. aufweisen, auf dem/der Software für die Steuerung der einen bzw. der mehreren sonstigen Bestandteile der Fluidreinigungsvorrichtung 100 gemäß den hierin beschriebenen Grundsätzen abläuft. Ferner kann die Steuerschaltung 130 einen oder mehrere Speicher aufweisen bzw. mit diesen gekoppelt sein.
Der Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 gibt die Art und Weise des In-Funktion-Seins bzw. des Arbeitens der Fluidreinigungsvorrichtung 100 an. Die Fluidreinigungsvorrichtung 100 unterstütz eine Mehrzahl an Betriebsmodi, d.h. die Fluidreinigungsvorrichtung 100 kann in einer Mehrzahl an Betriebsmodi betrieben werden. Mit anderen Worten: Der Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 kann durch die Steuerschaltung 130 auf einen einer Mehrzahl an möglichen Betriebsmodi eingestellt werden. Die Fluidreinigungsvorrichtung 100 arbeitet bzw. verhält sich unterschiedlich in den einzelnen Betriebsmodi. Insbesondere kann der durch die Steuerschaltung 130 eingestellte Betriebsmodus ein erster Betriebsmodus oder ein zweiter Betriebsmodus sein.
Wenn der Betriebsmodus der erste Betriebsmodus ist, ist die Fluidreinigungsvorrichtung 100 eingerichtet, ein zu reinigendes Fluid 101 direkt in die Brennkammer 120 einzuleiten und mittels (direkter) thermischer Oxidation zu reinigen. Wenn der Betriebsmodus der zweite Betriebsmodus ist, ist die Fluidreinigungsvorrichtung 100 eingerichtet, das Fluid 101 über den zumindest einen Regenerator 110 in die Brennkammer 120 zu leiten und mittels RTO zu reinigen.
Das zu reinigende Fluid 101 ist ein mit einem oder mehreren Schadstoffen bzw. brennbaren Bestandteilen beladenes Fluid aus zumindest einem schadstoffemittierenden Prozess und/oder zumindest einer schadstoffemittierenden Vorrichtung. Durch die (direkte) thermische Oxidation bzw. die RTO werden der bzw. die in dem Fluid 101 enthaltenen Schadstoffe bzw. brennbaren Bestandteile in weitgehend unbedenkliche Stoffe überführt und das Fluid 101 so durch die Fluidreinigungsvorrichtung 100 gereinigt. Ein Schadstoff kann dabei als ein Stoff verstanden werden, der beim Auftreten in einer gewissen Menge bzw. Konzentration Pflanzen, Tieren, Menschen und/oder der Umwelt schadet. Bei dem Schadstoff kann es sich sowohl um organische als auch um anorganische Schadstoffe handeln. Beispielsweise kann der Schadstoff ein Lösemittel oder eine flüchtige organische Verbindung (engl. Volatile Organic Compound, VOC) sein. Bei den im Fluid 101 enthaltenen Schadstoffen kann es sich somit zumindest zum Teil um brennbare Stoffe handeln, so dass das zu reinigende Fluid 101 auch als ein mit einem oder mehreren brennbaren Stoffen beladenes Fluid aus zumindest einem brennbare Stoffe emittierenden Prozess und/oder zumindest einer brennbare Stoffe emittierenden Vorrichtung aufgefasst werden kann. Das Fluid 101 kann allgemein einen oder mehrere flüssige Bestandteile bzw. Stoffe, einen oder mehrere dampfförmige Bestandteile bzw. Stoffe, einen oder mehrere gasförmige Bestandteile bzw. Stoffe und/oder Gemische davon enthalten. Insbesondere kann das Fluid 101 ausschließlich gasförmige Bestandteile bzw. Stoffe umfassen und z.B. ein Abgas oder eine Abluft, die gegenüber einem Abgas einen höheren Anteil an Sauerstoff enthält, sein. Das zu reinigende Fluid 101 kann der Fluidreinigungsvorrichtung 100 beispielsweise in Form eines Fluidstroms zugeführt werden.
Das Fluid 101 kann beispielsweise von einer Industrieanlage oder einem industriellen Prozess etwa der chemischen, petrochemischen, pharmazeutischen oder lösemittelverarbeitenden Industrie stammen.
Unabhängig davon, ob der erste Betriebsmodus oder der zweite Betriebsmodus von der Steuerschaltung 130 eingestellt ist, herrscht in der Brennkammer 120 eine Temperatur (z.B. größer 800 °C), bei der im Fluid 101 enthaltenen Schadstoffe bzw. brennbaren Bestandteile thermisch oxidieren. Im Wesentlichen oxidiert das zu reinigende Fluid 101 zu Wasser und Kohlenstoffdioxid. Anschließend wird das bei der thermischen Oxidation erhaltene Rauchgas 102 aus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 aus- bzw. abgeleitet. Der Begriff „Rauchgas“ bezeichnet allgemein Gas nach einer thermischen Nachverbrennung bzw. Oxidation.
Die Fluidreinigungsvorrichtung 100 umfasst beispielsweise zumindest einen Brenner (nicht dargestellt in 1), der eingerichtet ist, gesteuert einen Zusatzbrennstoff zu verbrennen, um die Temperatur in der Brennkammer 120 einzustellen. Beispielsweise kann die Temperatur in der Brennkammer 120 auf einen vorbestimmten Wert oder einen vorbestimmten Wertebereich eingestellt werden. Der Zusatzbrennstoff ist ein zur Erreichung und ggf. Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Temperatur (z.B. einer Mindestreaktionstemperatur) in der Brennkammer 120 zusätzlich zu den brennbaren Fluidinhaltsstoffen des zu reinigenden Fluids 101 verwendeter flüssiger oder gasförmiger Brennstoff (z.B. Erdgas, Flüssiggas oder Wasserstoff). Die Fluidreinigungsvorrichtung 100 kann gemäß Ausführungsbeispielen sowohl einen Brenner aufweisen, der sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebsmodus und ggf. in weiteren Betriebsmodi der Fluidreinigungsvorrichtung 100 nutzbar ist bzw. genutzt wird, als auch mehrere Brenner aufweisen, die sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebsmodus und ggf. in weiteren Betriebsmodi der Fluidreinigungsvorrichtung 100 nutzbar sind bzw. genutzt werden oder jeweils nur in bestimmten Betriebsmodi der Fluidreinigungsvorrichtung 100 nutzbar sind bzw. genutzt werden. Beispielsweise kann die Fluidreinigungsvorrichtung 100 zwei Brenner umfassen, von denen einer (nur) im ersten Betriebsmodus genutzt wird und der andere Brenner (nur) im zweiten Betriebsmodus genutzt wird. Die Brenner können aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen in den einzelnen Betriebsmodi z.B. unterschiedlich dimensioniert bzw. ausgelegt sein.
Das gereinigte Rauchgas 102 kann von der Fluidreinigungsvorrichtung 100 beispielsweise in Form eines Rauchgasstroms ausgegeben werden. Das gereinigte Rauchgas 102 kann entweder einer sekundären Reinigungsstufe zugeführt werden, um einen oder mehrere in dem Rauchgas 102 noch enthaltene bzw. verbliebene Schadstoffe aus dem Rauchgas 102 zu entfernen, oder in die Umwelt ausgebracht werden (z.B. über einen Kamin). Falls keine weiteren Reinigungsstufen für die Entfernung eines oder mehrerer weiterer Schadstoffe aus dem Rauchgas 102 folgen, kann das Rauchgas 102 auch als ein Reingas aufgefasst und direkt in die Umwelt ausgebracht werden.
Die konkrete Anordnung bzw. Ausgestaltung der Brennkammer 120 und des zumindest einen Regenerators 110 ist dabei unerheblich für die Funktionalität der Fluidreinigungsvorrichtung 100. Beispielsweise kann die Fluidreinigungsvorrichtung 100 auf einer 1-Turm-RTO-Vorrichtung, einer Mehr-Turm-RTO-Vorrichtung (z.B. eine 2-, 3- oder 5-Turm-RTO-Vorrichtung), einer RTO-Vorrichtung mit rotierendem Regenerator oder einer RTO-Vorrichtung mit feststehendem Regenerator bzw. Regeneratorbett und einem rotierenden System zur Einbringung des Fluids 101 und Ausbringung des bei der thermischen Oxidation erhaltenen Rauchgases 102 basieren, die gemäß den hierin beschriebenen Grundsätzen modifiziert bzw. gesteuert ist. Alle der vorgenannten Ausführungsmöglichkeiten für die Fluidreinigungsvorrichtung 100 haben gemeinsam, dass sie eine Brennkammer und zumindest einen Regenerator umfassen. Optional kann die Fluidreinigungsvorrichtung 100 weitere Elemente umfassen.
Während das Fluid 101 im ersten Betriebsmodus direkt in die Brennkammer 120 eingeleitet und dort mittels (direkter) thermischer Oxidation gereinigt wird, wird das Fluid 101 im zweiten Betriebsmodus durch bzw. über den zumindest einen Regenerator 110 geleitet, um das Fluid 101 zu erwärmen, und anschließend in der Brennkammer 120 thermisch oxidiert. Anschließend wird das bei der thermischen Oxidation erhaltene Rauchgas 102 im ersten Betriebsmodus - ohne den zumindest einen Regenerator 120 zu passieren - ausgeleitet, während das Rauchgas 102 im zweiten Betriebsmodus über den zumindest einen Regenerator 110 hin zu einem Ausgang der Fluidreinigungsvorrichtung 100 geleitet wird, um die Wärme des Rauchgases zu speichern.
Der zumindest eine Regenerator 110 ist als ein diskontinuierlich arbeitender Wärmeübertrager ausgebildet, der den Energieinhalt eines ersten Stoffstroms (hier das erhaltene heiße Rauchgas) zyklisch zwischenspeichert und zur Aufheizung an einen zweiten Stoffstrom (hier das Fluid 101) niedrigerer Temperatur abgibt. Beide Stoffströme durchströmen in zeitlicher Abfolge dieselben Wärmespeicherelemente des Regenerators 110. Beispielsweise kann der Regenerator eines oder mehrere Wärmeübertragungsbetten, die mit einem keramischen Material gefüllt sind, umfassen. Bei dem keramischen Material kann es sich z.B. um Tonerdeporzellan, Mullite, Schamotte, Cordierite, Zirkone oder Mischungen davon handeln. Jedoch können auch andere Materialien verwendet werden. Das keramische Material kann in dem jeweiligen Wärmeübertragungsbett strukturiert oder unregelmäßig gepackt sein, um regelmäßige oder unregelmäßige Muster zu bilden.
Die Fluidreinigungsvorrichtung 100 ermöglicht aufgrund der unterschiedlichen, einstellbaren Betriebsmodi eine situativ anpassbare, sichere und wirtschaftliche Reinigung des Fluids 101. Insbesondere kann situativ bzw. adaptiv ein für die Reinigung des Fluids besonders geeigneter Betriebsmodus durch die Steuerschaltung 130 eingestellt werden, um so die Vorteile von (direkter) thermischer Oxidation und RTO optimal nutzen zu können bzw. die jeweiligen Nachteile vermeiden zu können. Beispielsweise ist eine sichere und wirtschaftliche Reinigung eines Fluids wie etwa eines Abgasstroms, der in der Konzentration seiner brennbaren Bestandteile stark schwankt, aufgrund der unterschiedlichen Betriebsmodi möglich. Wenn die Konzentration an brennbaren Bestandteile im Abgasstrom hoch ist, kann z.B. der erste Betriebsmodus durch die Steuerschaltung 130 eingestellt werden, so dass der Abgasstrom direkt in die Brennkammer 120 eingeleitet dort sicher thermisch oxidiert wird. Während die Konzentration an brennbaren Bestandteile im Abgasstrom niedrig ist, kann die Steuerschaltung 130 beispielsweise den zweiten Betriebsmodus einstellen, so dass der Abgasstrom mit deutlich geringerem Primärenergiebedarf mittels RTO durch die Fluidreinigungsvorrichtung 100 entsorgt wird.
Fluide mit stark schwankenden Beladungen an Schadstoffen bzw. brennbaren Stoffen treten in einer Vielzahl an Anwendungen auf und können mit der Fluidreinigungsvorrichtung 100 sicher und wirtschaftlich gereinigt werden. Beispielsweise wird bei Be- und/oder Entladevorgängen an Tankterminals Gas aus dem jeweiligen Lagertank verdrängt, welches entsorgt werden muss. Die Beladung des Gases ist anfänglich sehr hoch (z.B. Konzentrationen an Schadstoffen bzw. brennbaren Stoffen von mehreren hundert g/m³), fällt jedoch sehr schnell ab (z.B. Konzentrationen an Schadstoffen bzw. brennbaren Stoffen von einigen g/m³). Ähnlich Szenarien treten auch bei Batch- bzw. Chargenprozessen in der Industrie bzw. bei schadstoffemittierenden Vorrichtungen, die in Batch-Fahrweise betrieben werden, auf. Unter einem „Batchprozess“ wird allgemein ein diskontinuierlicher technischer Prozess, d.h. ein technischer Prozess mit Unterbrechungen verstanden. Das Gegenteil eines Batchprozesses ist ein kontinuierlicher technischer Prozess bei dem der technische Prozess ohne Unterbrechungen abläuft. Aufgrund der diskontinuierlichen Natur des Batchprozesses treten hohe Beladungen eines Abgases aus dem Batchprozess im Regelfall ebenfalls diskontinuierlich, d.h. nur von Zeit zu Zeit (z.B. periodisch) auf.
Mit konventionellen Reinigungsanlagen wie z.B. einer (Gas-)Fackel oder einer gewöhnlichen Brennkammer könnte das aus dem Batchprozess oder das aus dem Tank anfallende Gas nur sehr unwirtschaftlich gereinigt werden, da in Zeiten mit niedriger Beladung des Gases zusätzlich Primärbrennstoff (z.B. Erdgas) verbrannt oder zugesetzt werden und/oder anderweitig Heizenergie für die direkte Oxidation des Gases zugeführt werden muss. Ebenso ist die Einhaltung von vorgegebenen Emissionsgrenzen bei der Abfackelung des Gases mittels einfacher Fackelsysteme in Zeiten mit hoher Beladung des Gases nicht immer ohne weiteres möglich. Gewöhnliche RTO-Vorrichtungen müssten sehr stark überdimensioniert werden, um das Gas in Zeiten mit hoher Beladung des Gases ausreichend verdünnen (z.B. auf max. 20-25 % der Unteren ExplosionsGrenze, UEG) und somit sicher reinigen zu können. Da die gewöhnliche RTO-Vorrichtung zur Gleichverteilung der Wärme in einem solchen Szenario mit großen Mengen an Frischluft durchströmt werden müsste, ist ein wirtschaftlicher Betrieb ebenfalls nicht möglich.
Demgegenüber kann das Gas in Form des Fluids 101 in die Fluidreinigungsvorrichtung 100 eingebracht und dort abhängig von seiner Beladung sicher und wirtschaftlich gereinigt bzw. entsorgt werden. Beispielsweise kann in Zeiten mit hoher Beladung des Gases der erste Betriebsmodus durch die Steuerschaltung 130 eingestellt werden, so dass das Gas direkt in die Brennkammer 120 eingeleitet dort sicher thermisch oxidiert wird. In Zeiten mit niedriger Beladung des Gases kann die Steuerschaltung 130 beispielsweise den zweiten Betriebsmodus einstellen, so dass das Gas mit deutlich geringerem Primärenergiebedarf mittels RTO durch die Fluidreinigungsvorrichtung 100 gereinigt bzw. entsorgt wird. Im Gegensatz zu gewöhnlichen RTO-Vorrichtungen kann mit der Fluidreinigungsvorrichtung 100 im ersten Betriebsmodus auch Fluid mit einer Beladung von mehr als 25 % der UEG sicher gereinigt bzw. entsorgt werden. Die Fluidreinigungsvorrichtung 100 kann somit insbesondere die separate Bereitstellung einer RTO-Vorrichtung für die Gasreinigung in Zeiten mit niedriger Beladung des Gases und einer gesonderten Brennkammer oder Fackel für die Gasreinigung in Zeiten mit hoher Beladung des Gases obsolet machen und somit erhebliche Kosteneinsparungen ermöglichen.
Wie in 1 dargestellt, kann die Steuerschaltung 130 eingerichtet sein, Daten 103 zu empfangen und die Fluidreinigungsvorrichtung 100 basierend auf den empfangenen Daten 103 zu steuern. Insbesondere kann die Steuerschaltung 130 eingerichtet sein, den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 basierend auf den empfangenen Daten 103 einzustellen. Die Daten 103 können von einer oder mehreren Quellen, die intern und/oder extern von der Fluidreinigungsvorrichtung 100 sein können, stammen.
Beispielsweise können die Daten 103 Daten über eine Schadstoffkonzentration bzw. eine Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 sein. Entsprechend kann die Steuerschaltung 130 eingerichtet sein, den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 basierend auf den Daten 103 über die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 einzustellen. Wie bereits oben dargelegt, ist die (direkte) thermische Oxidation besser geeignet für Fluid mit hoher Beladung als die RTO. Umgekehrt ist die RTO besser geeignet für Fluid mit niedriger Beladung als die (direkte) thermische Oxidation. Die Steuerschaltung 130 kann daher beispielswiese eingerichtet sein, den ersten Betriebsmodus einzustellen, wenn die Daten 103 über die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 eine hohe Schadstoffkonzentration bzw. eine hohe Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 anzeigen. Dies kann z.B. erfolgen, wenn die von den Daten 103 angezeigte Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 über einem (vorbestimmten) Schwellwert liegt. Analog kann die Steuerschaltung 130 eingerichtet sein, den zweiten Betriebsmodus einzustellen, wenn die Daten 103 über die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 eine niedrige Schadstoffkonzentration bzw. eine niedrige Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 anzeigen. Dies kann z.B. erfolgen, wenn die von den Daten 103 angezeigte Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 unter dem Schwellwert liegt. Ebenso kann die Steuerschaltung 130 eingerichtet sein, den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zu ändern, wenn die von den Daten 103 angezeigte Schadstoffkonzentration in dem Fluid 101 unter den Schwellwert fällt.
Die Daten 103 über die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 können von einer externen Entität wie z.B. einem externen Sensor empfangen werden. Alternativ kann die Fluidreinigungsvorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsbeispielen auch selbst einen oder mehrere Sensoren (nicht dargestellt in 1) zur Konzentrationsmessung aufweisen. Beispielsweise kann die Fluidreinigungsvorrichtung 100 einen Sensor wie etwa einen katalytischen Wärmetönungssensor oder einen Infrarotsensor aufweisen, der eingerichtet ist, die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 zu messen und die Daten 103 an die Steuerschaltung 130 auszugeben.
Die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 kann alternativ auch indirekt anhand des durch den zumindest einen Brenner verbrauchten Zusatzbrennstoffs gemessen werden. Der zumindest eine Brenner ist eingerichtet, im ersten Betriebsmodus durchgängig den Zusatzbrennstoff zu verbrennen, um die Temperatur in der Brennkammer 120 auf den vorbestimmten Wert bzw. Wertebereich einzustellen. Mit anderen Worten: Die für die (direkte) thermische Oxidation erforderliche Temperatur in der Brennkammer wird durch die Verbrennung des Zusatzbrennstoffs in dem Brenner aufrechterhalten. Die dafür nötige Menge an Zusatzbrennstoff hängt von der Schadstoffkonzentration bzw. der Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 ab. Die dem Brenner (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff ist somit ein Indikator für die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101. Ein hoher Verbrauch an Zusatzbrennstoff zeigt eine geringe Schadstoffkonzentration bzw. Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 an, wohingegen niedriger Verbrauch an Zusatzbrennstoff eine hohe Schadstoffkonzentration bzw. Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 anzeigt. Abhängig vom Energieinhalt des zu reinigenden Fluids 101 kann die thermische Oxidation in der Brennkammer 120 im zweiten Betriebsmodus mit oder ohne zusätzlich Verbrennung des Zusatzbrennstoffs erfolgen.
Entsprechend können die Daten 103 auch Daten über eine dem Brenner (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff sein. Die Daten 103 über die dem Brenner (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff kann von einer externen Entität wie z.B. einem externen Sensor oder einem externen System, das dem Brenner den Zusatzbrennstoff zuführt, empfangen werden. Alternativ kann die Fluidreinigungsvorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsbeispielen auch selbst einen oder mehrere Sensoren (nicht dargestellt in 1) zur Mengenmessung aufweisen. Beispielsweise kann die Fluidreinigungsvorrichtung 100 einen Sensor aufweisen, der eingerichtet ist, die dem Brenner (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff zu messen und die Daten 103 an die Steuerschaltung 130 auszugeben.
Analog zu dem Vorbeschriebenen kann die Steuerschaltung 130 eingerichtet sein, den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 basierend auf den Daten 103 über die dem Brenner (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff einzustellen. Die Steuerschaltung 130 kann daher beispielswiese eingerichtet sein, den ersten Betriebsmodus einzustellen, wenn die Daten 103 über die dem Brenner (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff einen niedrigen Verbrauch an Zusatzbrennstoff anzeigen. Dies kann z.B. erfolgen, wenn die von den Daten 103 angezeigte Menge an (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführtem Zusatzbrennstoff unter einem (vorbestimmten) Schwellwert liegt. Analog kann die Steuerschaltung 130 eingerichtet sein, den zweiten Betriebsmodus einzustellen, wenn die Daten 103 über die dem Brenner (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff einen hohen Verbrauch an Zusatzbrennstoff anzeigen. Dies kann z.B. erfolgen, wenn die von den Daten 103 angezeigte Menge an (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführtem Zusatzbrennstoff über einem (vorbestimmten) Schwellwert liegt.
Ebenso kann die Steuerschaltung 130 eingerichtet sein, den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zu ändern, wenn die dem Brenner (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff für die Einstellung der Temperatur in der Brennkammer auf den vorbestimmten Wertebereich über den Schwellwert steigt. Mit anderen Worten: Die Steuerschaltung kann den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus ändern, wenn die von den Daten 103 angezeigte Menge an (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführtem Zusatzbrennstoff über den Schwellwert steigt.
Die beiden vorangehend beschriebenen Größen, welche von den Daten 103 angezeigt werden können, sind rein beispielhaft gewählt. Es versteht sich von selbst, dass die Daten 103 alternativ oder ergänzend auch jede sonstige für die Steuerung der Fluidreinigungsvorrichtung 100 geeignete Größe anzeigen können.
Ebenso kann die Steuerschaltung alternativ oder ergänzend weitere Daten empfangen und verarbeiten. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 130 eingerichtet sein, von einer externen Entität Daten zu empfangen, die eine zukünftig hohe Schadstoffkonzentration bzw. eine zukünftig hohe Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 anzeigen. Die Daten können beispielsweise von einer Anlage, die in einem Batchprozess verwendet wird, oder einer Anlage, die zur Förderung (Leitung) des Fluids 101 zu der Fluidreinigungsvorrichtung 100 verwendet wird, stammen. Beim Empfang solcher Daten von der externen Entität kann die Steuerschaltung 130 entsprechend eingerichtet sein, den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus zu ändern, um den Betrieb der Fluidreinigungsvorrichtung 100 dynamisch bzw. adaptiv an die erwartet hohe Schadstoffkonzentration bzw. erwartet hohe Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 anzupassen. Die Daten von der externen Entität können beispielsweise einen Start, ein Anlaufen und/oder ein Hochfahren einer in einem Batchprozess oder beim Be- bzw. Entladen einer Tankanlage verwendeten Vorrichtung, die im Wesentlichen nur im Betrieb ist, wenn hohe Schadstoffkonzentrationen bzw. hohe Konzentrationen an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 anfallen, anzeigen. Aus dem Start, Anlaufen und/oder Hochfahren dieser Vorrichtung kann die Steuerschaltung 130 auf eine zukünftig hohe Schadstoffkonzentration bzw. eine zukünftig hohe Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 101 schließen und den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 100 entsprechend anpassen.
Ebenso kann die Steuerschaltung 130 eingerichtet sein, die Fluidreinigungsvorrichtung 100 so zu steuern, dass eine vorbestimmte Verweildauer (Verweilzeit) des Fluids 101 in der Brennkammer 120 sowohl im ersten Betriebsmodus als auch im zweiten Betriebsmodus nicht unterschritten wird. Der Begriff „Verweildauer“ bezeichnet die jeweilige Aufenthaltsdauer (Aufenthaltszeit) des zu behandelnden Fluids 101 in der Brennkammer 120 (d.h. dem Reaktionsraum). Dadurch, dass das Fluid 101 mindestens für die Verweildauer in der Brennkammer 120 gehalten wird, kann eine ausreichende thermische Oxidation des Fluids 101 und somit die Einhaltung geforderter maximaler Schadstoffwerte im Rauchgas 102 gewährleistet werden.
Neben den oben ausführlich beschriebenen ersten und zweiten Betriebsmodi kann die Fluidreinigungsvorrichtung 100 optional einen oder mehrere weitere Betriebsmodi unterstützen bzw. in diesen betreibbar sein. Insbesondere kann die Fluidreinigungsvorrichtung 100 einen dritten Betriebsmodus zur Aufheizung der Brennkammer unterstützen. Ebenso kann die Fluidreinigungsvorrichtung 100 einen vierten Betriebsmodus zum Herunterfahren bzw. Abkühlen der Brennkammer unterstützen.
Die Fluidreinigungsvorrichtung 100 kann als eine Hybride aus einer RTO-Vorrichtung und einem Verbrennungssystem für Abgase und Rückstandsflüssigkeiten aufgefasst werden.
2 zeigt eine weitere Fluidreinigungsvorrichtung 200, das nach denselben Grundsätzen wie die oben beschriebene Fluidreinigungsvorrichtung 100 aufgebaut ist.
Im Beispiel der 2 ist die Fluidreinigungsvorrichtung 200 auf Basis einer 3-Turm-RTO-Vorrichtung mit heißem Bypass gebildet und umfasst die Brennkammer 220 sowie drei vertikal verlaufende Türme, in denen jeweils ein Regenerator 210-1, 210-2 bzw. 210-3 angeordnet ist. Ferner umfasst die Fluidreinigungsvorrichtung 200 einen Brenner 213, der in der Brennkammer 220 angeordnet und eingerichtet sind, gesteuert und somit selektiv einen Zusatzbrennstoff 205 (z.B. Erdgas) zu verbrennen, um eine Temperatur in der Brennkammer 220 einzustellen. Ferner umfasst die Fluidreinigungsvorrichtung 200 eine Verbrennungsluftzuführungsvorrichtung 260, die eingerichtet ist, gesteuert und somit selektiv Verbrennungsluft 202 in die Brennkammer 220 einzuspeisen.
Der Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 200 wird von einer Steuerschaltung 230 der Fluidreinigungsvorrichtung 200 gesteuert bzw. eingestellt. Dazu ist die Steuerschaltung 230 mit einer oder mehreren der sonstigen Komponenten der Fluidreinigungsvorrichtung 200 gekoppelt, um diese entsprechend ansteuern zu können.
Ein zu reinigendes Fluid 201 wird über eine Fluidzuführungsvorrichtung 240 über eine oder mehrere Leitungen 241 abhängig vom eingestellten Betriebsmodus entweder einem ersten Einlass 245 (z.B. ein Ventil oder eine Regelklappe), um das Fluid 201 direkt in die Brennkammer 220 zu leiten, oder einem zweiten Einlass in Form eines der Ventile bzw. Regelklappen 242, 243 und 244, um das Fluid 201 durch einen der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 in die Brennkammer 220 zu leiten, zugeführt. Die Brennkammer 220 wurde vorab von dem Brenner 213 auf eine vorbestimmte Temperatur bzw. einen vorbestimmten Temperaturbereich geheizt, so dass das in die Brennkammer 220 eingeleitete Fluid 201 schließlich zu Wasser und Kohlenstoffdioxid oxidiert.
Zur Überwachung der Fluidreinigungsvorrichtung 200 können in und/oder an den einzelnen Türmen jeweils einer oder mehreren Sensoren 219 angeordnet sein. Beispielsweise können einer oder mehrere Sensoren zur Messung einer jeweiligen Temperatur, eines jeweiligen Volumenstroms, einer jeweiligen Schadstoffkonzentration etc. angebracht sein. Ebenso können in und/oder an der Brennkammer 220 einer oder mehrere Sensoren angebracht sein.
Wenn von der Steuerschaltung 230 der erste Betriebsmodus eingestellt wird, ist der erste Einlass 245 eingerichtet bzw. von der Steuerschaltung 230 angesteuert, das Fluid 201 direkt in die Brennkammer 220 zu leiten. Entsprechend wird das Fluid 201 im ersten Betriebsmodus in der Brennkammer 220 (direkt) thermisch oxidiert.
Der Brenner 213 ist eingerichtet bzw. wird von der Steuerschaltung 230 angesteuert, im ersten Betriebsmodus durchgängig den Zusatzbrennstoff 205 zu verbrennen, um die Temperatur in der Brennkammer 220 auf die vorbestimmte Temperatur bzw. den vorbestimmten Wertebereich einzustellen, d.h. die für die (direkte) thermische Oxidation erforderliche Temperatur einzustellen.
Im ersten Betriebsmodus hängt die Temperatur in der Brennkammer 220 neben der Menge an Zusatzbrennstoff 205, die dem Brenner 213 (z.B. pro Zeiteinheit) zugeführt wird, auch von der Schadstoffkonzentration bzw. der Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 201 ab. Über den Volumenstrom des Fluids 201 kann die Steuerschaltung 230 die Temperatur in der Brennkammer 220 regeln. Die Steuerschaltung 230 kann daher eingerichtet sein, im ersten Betriebsmodus einen Volumenstrom des Fluids 201 durch den ersten Einlass 245 abhängig von einer Temperatur in der Brennkammer 220 einzustellen. Die Temperatur kann beispielsweise von einem an oder in der Brennkammer 220 angeordneten Temperatursensor gemessen und an die Steuerschaltung 230 übermittelt werden. Um die Temperatur in der Brennkammer 220 zu erhöhen, kann die Steuerschaltung 230 z.B. den Volumenstrom des Fluids 201 durch den ersten Einlass 245 erhöhen. Analog kann die Steuerschaltung 230 den Volumenstrom des Fluids 201 durch den ersten Einlass 245 erniedrigen bzw. reduzieren, um die die Temperatur in der Brennkammer 220 zu erniedrigen bzw. abzusenken.
Über eine Kühlluftzuführungsvorrichtung 265 kann der Brennkammer 220 im ersten Betriebsmodus zusätzlich Kühlluft 203 zugeführt werden, um die Temperatur in der Brennkammer einzustellen. Die Zuführung der Kühlluft 203 mittels der Kühlluftzuführungsvorrichtung 265 wird durch die Steuerschaltung 230 gesteuert. Bei Bedarf kann auch im zweiten Betriebsmodus gesteuert die Kühlluft 203 über die Kühlluftzuführungsvorrichtung 265 in die Brennkammer 220 geleitet werden.
Wenn von der Steuerschaltung 230 der zweite Betriebsmodus eingestellt wird, wird eines der Ventile 242, 243 und 244 von der Steuerschaltung 230 angesteuert, das Fluid 201 durch den jeweils zugeordneten Regenerator 210-1, 210-2 bzw. 210-3 in die Brennkammer 220 zu leiten. Mit anderen Worten: Der zweite Einlass für das Fluid 201 ist eingerichtet, das Fluid 201 im zweiten Betriebsmodus durch einen der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 in die Brennkammer 220 zu leiten.
Das Fluid 201 wird im zweiten Betriebsmodus mittels des Ventils 242 zunächst durch den Regenerator 210-1 geleitet, wo das Fluid 201 durch die im Regenerator 210-1 gespeicherte Wärme erwärmt wird und schließlich die Brennkammer 220 erreicht. Die Ventile 243 und 244 sind dabei geschlossen, so dass das Fluid 201 nicht durch die Regeneratoren 210-2 und 210-3 strömen kann.
Das bei der Oxidation erhaltene, heiße Rauchgas wird anschließend durch Öffnen eines der Ventile bzw. Regelklappen 215 und 216 durch einen der beiden anderen Regeneratoren 210-2 und 210-3 geleitet. Im Folgenden sei angenommen, dass das heiße Rauchgas durch den Regenerator 210-2 geleitet wird. Das heiße Rauchgas gibt dabei einen Großteil seiner Wärmeenergie an den Regenerator 210-2 ab, so dass dieser geheizt bzw. gewärmt wird und zur Erwärmung des Fluids 201 in einem nachfolgenden zweiten Zyklus genutzt werden kann.
Während des zweiten Zyklus wird durch Öffnen des Ventils 215 das Fluid 201 durch den im ersten Zyklus vorgewärmten Regenerator 210-2 geleitet, um das Fluid 201 im zweiten Zyklus durch die im vorgewärmten Regenerator 210-2 gespeicherte Wärme zu erwärmen. Das erwärmte Fluid 201 wird anschließend wie im ersten Zyklus in der Brennkammer 220 thermisch oxidiert und das dabei erhaltene Rauchgas wird durch Öffnen des Ventils 216 durch den Regenerator 210-3 geleitet. Das heiße Rauchgas gibt dabei einen Großteil seiner Wärmeenergie an den Regenerator 210-3 ab, so dass dieser geheizt bzw. gewärmt wird und zur Erwärmung des Fluids 201 in einem nachfolgenden dritten Zyklus genutzt werden kann.
Während des dritten Zyklus wird durch Öffnen des Ventils 216 das Fluid 201 durch den im zweiten Zyklus vorgewärmten Regenerator 210-3 geleitet, um das Fluid 201 im dritten Zyklus durch die im vorgewärmten Regenerator 210-3 gespeicherte Wärme zu erwärmen. Das erwärmte Fluid 201 wird anschließend wie in den vorangehenden Zyklen in der Brennkammer 220 thermisch oxidiert und das dabei erhaltene Rauchgas wird durch Öffnen des Ventils bzw. der Regelklappe 214 durch den Regenerator 210-1 geleitet. Das heiße Rauchgas gibt dabei einen Großteil seiner Wärmeenergie an den Regenerator 210-1 ab, so dass dieser geheizt bzw. gewärmt wird und wie vorbeschrieben zur Erwärmung des Fluids 201 genutzt werden kann.
Die Ventile 214, 215 und 216 bilden einen jeweiligen Auslass der Fluidreinigungsvorrichtung 200 für die Ableitung des Rauchgases. Wie die obige Ausführungen gezeigt haben, ist jeder der Auslässe somit effektiv eingerichtet, im zweiten Betriebsmodus in der Brennkammer 220 entstehendes Rauchgas gesteuert auszuleiten.
Um das Rauchgas abzuleiten, wird in der Brennkammer 220 mittels eines Sauzugs 270 ein Unterdruck erzeugt. Der Saugzug 270 ist mit der Brennkammer 220 über die Ventile 214, 215 und 216 gekoppelt und erzeugt einen Rauchgasstrom von den Ventilen 214, 215 und 216 zum Saugzug 270. Der Saugzug 270 gibt entsprechend einen Rauchgasstrom 299 aus. In und/oder an dem Saugzug 270 können einer oder mehrere Sensoren für die Messung von zumindest einem den Rauchgasstrom betreffenden Parameter (z.B. Temperatur und/oder Volumenstrom des Rauchgasstroms) angebracht sein.
Das Fluidreinigungssystem 200 umfasst ferner eine Frischluftzuführungsvorrichtung 290. Die Frischluftzuführungsvorrichtung 290 ist zwischen dem Saugzug 270 und den Ventilen 214, 215 und 216 angeordnet und eingerichtet, dem zum Saugzug 270 führenden Rauchgasstrom gesteuert Frischluft 207 zuzuführen. Insbesondere kann die Frischluftzuführungsvorrichtung 290 eingerichtet sein, dem Rauchgasstrom abhängig von dessen Temperatur die Frischluft 207 zuzuführen. Über die Frischluftzufuhr kann die Temperatur vor dem Saugzug reguliert werden. Aufgrund der Temperaturregulierung kann der Saugzug 270 beispielsweise in einer niedrigeren Temperaturklasse ausgeführt werden.
Über eine Spülgaszuführungsvorrichtung 250, welche zumindest eine Leitung 255, ein Gebläse (bzw. Ventilator) 251 sowie die Ventile bzw. Regelklappen 252, 253 und 254 umfasst, kann der Fluidreinigungsvorrichtung 200 im zweiten Betriebsmodus ein Spülgas 256 (z.B. Luft) zugeführt werden. Währen des ersten Zyklus wird dazu das Ventil 254 geöffnet, um mittels des Spülgases 256 aus einem vorangegangen Zyklus verbliebenes Rauchgas aus dem Regenerator 210-3 zu spülen. Die Ventile 252 und 253 sind dabei geschlossen, so dass das Spülgas 256 nicht durch die Regeneratoren 210-1 und 210-2 strömen kann. In analoger Weise wird während des zweiten Zyklus das Ventil 252 geöffnet, um mittels des Spülgases 256 aus dem ersten Zyklus verbliebenes Rauchgas aus dem Regenerator 210-1 zu spülen, und während des dritten Zyklus das Ventil 253 geöffnet, um mittels des Spülgases 256 aus dem zweiten Zyklus verbliebenes Rauchgas aus dem Regenerator 210-2 zu spülen.
Die drei Zyklen werden kontinuierlich wiederholt, um abwechselnd einen der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 zu kühlen, einen anderen der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 zu erwärmen und einen dritten der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 zu spülen. Entsprechend kann das Fluid 201 im zweiten Betriebsmodus mittels RTO durch die Fluidreinigungsvorrichtung 200 gereinigt werden.
Dabei ist zu beachten, dass die in 2 dargestellte Spülung der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 mit Frischluft (auch als „Frischlufteindüsung“ bezeichnet) rein beispielhaft gewählt ist. Der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 können alternative auch gemäß anderen Spülverfahren gespült werden. So kann beispielsweise anstelle der in 2 gezeigten Frischlufteindüsung über die Spülgaszuführungsvorrichtung 250 auch von der RTO-Vorrichtung 210 emittiertes Reingas bzw. Rauchgas (z.B. aus dem Rauchgasstrom 299) durch diese abgezweigt und anstelle der Frischluft vorteilhaft zur Spülung der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 eingesetzt werden. Alternativ kann für die Spülung der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 anstelle einer Eindüsung von Frischluft oder Reingas bzw. Rauchgas in den zu spülenden Regenerator auch Heißgas bzw. Rauchgas aus der Brennkammer 220 durch den zu spülenden Regenerator als Spülgas gesaugt werden. Die Fluidreinigungsvorrichtung 200 würde dann anstelle der Spülgaszuführungsvorrichtung 250 entsprechend eine Spülgasabführungsvorrichtung aufweisen, die das Spülgas aus der Brennkammer 220 durch den zu spülen Regenerator saugt und das abgesaugte Spülgas anschließend beispielsweise dem zu reinigenden Fluid 201 zuführt bzw. zumischt.
Die Spülgaszuführungsvorrichtung 250 kann im ersten Betriebsmodus ferner dafür genutzt werden, um der Brennkammer 220 im ersten Betriebsmodus gesteuert und somit selektiv Kühlluft zuzuführen. Die Zuführung von Kühlluft über die Spülgaszuführungsvorrichtung 250 kann alternativ oder ergänzend zur Kühlluftzuführung über die Kühlluftzuführungsvorrichtung 265 erfolgen. In einigen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise auf die Kühlluftzuführungsvorrichtung 265 verzichtet werden, da die Spülgaszuführungsvorrichtung 250 im ersten Betriebsmodus die vorbeschriebenen Aufgaben der Kühlluftzuführungsvorrichtung 265 übernimmt. Beispielsweise kann durch das Leiten von Spülluft durch die Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 eine Überhitzung derselben (insbesondere der oberen Bereiche bzw. Schichten) bzw. eine Beschädigung derselben aufgrund von Überhitze im ersten Betriebsmodus verhindert werden.
Ebenso kann die Spülgaszuführungsvorrichtung 250 im ersten Betriebsmodus dafür genutzt werden, um gesteuert und somit selektiv Verbrennungsluft in die Brennkammer 220 einzuspeisen. Die Zuführung von Verbrennungsluft über die Spülgaszuführungsvorrichtung 250 kann alternativ oder ergänzend zur Verbrennungsluftzuführung über die Verbrennungsluftzuführungsvorrichtung 260 erfolgen. In einigen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise auf die Verbrennungsluftzuführungsvorrichtung 260 verzichtet werden, da die Spülgaszuführungsvorrichtung 250 im ersten Betriebsmodus die vorbeschriebenen Aufgaben der Verbrennungsluftzuführungsvorrichtung 260 übernimmt.
Im zweiten Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 200 ist die Verbrennung des Zusatzstoffes 205 durch den Brenner 213 nur während eines unterautothermen Betriebs der Fluidreinigungsvorrichtung 200 erforderlich. Beim unterautothermen Betrieb wird der Brennstoffbedarf, der zur Aufrechterhaltung der für die thermische Oxidation notwendigen Temperatur in der Brennkammer 220 erforderlich ist, nicht durch die Reaktionsenthalpie der Inhaltsstoffe des Fluids 201 gedeckt. Mit anderen Worten: Der Energieinhalt des Fluids 201 reicht für die Aufrechterhaltung des thermischen Oxidationsprozesses nicht aus. Während eines autothermen Betriebs im zweiten Betriebsmodus wird der Brennstoffbedarf, der zur Aufrechterhaltung der für die thermische Oxidation notwendigen Temperatur in der Brennkammer 220 erforderlich ist, durch die Reaktionsenthalpie der Inhaltsstoffe des Fluids 201 gedeckt. Mit anderen Worten: Der Energieinhalt des Fluids 201 reicht für die Aufrechterhaltung des thermischen Oxidationsprozesses aus. Beim überautothermen Betrieb im zweiten Betriebsmodus wird der Brennstoffbedarf, der zur Aufrechterhaltung der für die thermische Oxidation notwendigen Temperatur in der Brennkammer 220 erforderlich ist, durch die Reaktionsenthalpie der Inhaltsstoffe des Fluids 201 mehr als gedeckt. Mit anderen Worten: Der Energieinhalt des Fluids 201 ist höher als für die Aufrechterhaltung des thermischen Oxidationsprozesses notwendig. Während des autothermen als auch während des überautothermen Betriebs im zweiten Betriebsmodus kann die Verbrennung des Zusatzbrennstoffs 205 durch den Brenner 213 daher gestoppt werden bzw. der Brenner 213 auf minimaler Flamme betrieben werden.
Um im zweiten Betriebsmodus ein Überhitzen der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 während des überautothermen Betriebs zu vermeiden, umfasst die Fluidreinigungsvorrichtung 200 einen Bypass 217 mit einer steuerbaren Regelklappe bzw. Ventil 218. Der Bypass 217 ist eingerichtet, einen Teil des im zweiten Betriebsmodus bei der RTO erhaltenen Rauchgases an dem jeweiligen Regenerator 210-1, 210-2 bzw. 210-3 vorbei- und aus der Fluidreinigungsvorrichtung 200 abzuleiten. Der Bypass 217 kann auch als „heißer Bypass“ bezeichnet werden, da das durch den Bypass 217 geleitete Rauchgas signifikant heißer als das durch die Ventile 214, 215 und 216 abgeleitete Rauchgas ist. Über die Regelklappe 218 kann ein Volumenstrom des Rauchgases durch den Bypass 217 und somit die Menge des pro Zeiteinheit an dem jeweiligen Regenerator 210-1, 212-0 bzw. 210-3 vorbeigeleiteten Rauchgases dynamisch gesteuert werden. Die Menge des mittels des Bypass 217 pro Zeiteinheit aus der Fluidreinigungsvorrichtung 200 gesteuert abgeleiteten Rauchgases kann beispielsweise maximal 30 %, 25 %, 20 %, 15 % oder 10 % des im zweiten Betriebsmodus pro Zeiteinheit bei der RTO erhaltenen Rauchgases betragen. Die Menge des über den heißen Bypass 217 abgeführten Volumenstroms beträgt somit im zweiten Betriebsmodus in einigen Ausführungsbeispielen nicht mehr als 30 % (oder bevorzugt 20 %). Dadurch können im zweiten Betriebsmodus Temperaturungleichverteilungen in den Regeneratoren 210-1, 210-2 bzw. 210-3 vermieden werden. Mit anderen Worten: Der Bypass 217 ist eingerichtet, gesteuert im zweiten Betriebsmodus in der Brennkammer 220 entstehendes Rauchgas teilweise an den Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 vorbeizuleiten, wobei die Steuerschaltung 230 eingerichtet ist, einen jeweiligen Volumenstrom des Rauchgases durch die Auslässe 214, 216 und 216 als auch den Bypass 217 im zweiten Betriebsmodus basierend auf der Temperatur in der Brennkammer 220 einzustellen. Neben der Temperatur in der Brennkammer 220 kann die Regelung des jeweiligen Volumenstrom des Rauchgases durch die Auslässe 214, 216 und 216 als auch den Bypass 217 alternativ oder ergänzend von anderen Parametern abhängen. In einigen Ausführungsbeispielen kann auch eine prädiktive, d.h. eine auf einer Vorhersage eines oder mehrerer Parameter beruhende Regelung des jeweiligen Volumenstrom des Rauchgases durch die Auslässe 214, 216 und 216 als auch den Bypass 217 erfolgen. Ein beispielhafter prädiktiver Steuerungsansatz ist in der Dissertation von Torsten Reindorf: „Modellierung und Analyse des Betriebsverhaltens von thermischen Nachverbrennungsanlagen mit regenerativer Abluftvorwärmung“, Technische Universität Clausthal, 2015, ISBN 973-3-86948-425-9 beschrieben.
Auch der Bypass 217 ist mit dem Saugzug 270 gekoppelt, sodass auch von dem Bypass 217 ein Rauchgasstrom zu dem Saugzug 270 durch den Saugzug 270 erzeugt wird. Die Frischluftzuführungsvorrichtung 290 ist ebenfalls zwischen dem Saugzug 270 und den Bypass 217 angeordnet und eingerichtet, dem zum Saugzug 270 führenden Rauchgasstrom gesteuert Frischluft 207 zuzuführen.
Im ersten Betriebsmodus sind die Ventile 214, 215 und 216 aufgrund entsprechender Ansteuerung durch die Steuerschaltung 230 geschlossen, so dass im ersten Betriebsmodus das in der Brennkammer 220 befindliche Rauchgas nicht durch die Regeneratoren 210-1, 210-2 bzw. 210-3 strömt und nicht durch die Ventile 214, 215 und 216 aus der Fluidreinigungsvorrichtung 200 abgeleitet werden. Die durch die Ventile 214, 215 und 216 gebildeten Auslässe der Fluidreinigungsvorrichtung 200 sind somit eingerichtet bzw. angesteuert, im ersten Betriebsmodus (im Wesentlichen) kein Rauchgas aus der Fluidreinigungsvorrichtung 200 abzuleiten. Mit anderen Worten: Die Steuerschaltung 230 ist eingerichtet, im ersten Betriebsmodus einen Volumenstrom des Rauchgases durch die von den Ventilen 214, 215 und 216 gebildeten Auslässe der Fluidreinigungsvorrichtung 200 zu unterbinden.
Die Ausleitung des in der Brennkammer 220 entstehendes Rauchgas aus der Brennkammer 220 erfolgt im ersten Betriebsmodus über den Bypass 217. Ein Teil des über den Bypass 217 im ersten Betriebsmodus ausgeleiteten Rauchgases kann wie in 2 dargestellt zum ersten Einlasse 245 zurückgeführt werden, um das Fluid 201 zu verdünnen und so den Eintrag an Schadstoffen bzw. brennbaren Bestandteilen in die Brennkammer 220 herabzusetzen.
Das Umschalten vom ersten Betriebsmodus auf den zweiten Betriebsmodus und umgekehrt erfolgt durch die Steuerschaltung 230. Wird die Fluidreinigungsvorrichtung 200 beispielsweise im ersten Betriebsmodus betrieben aufgrund einer hohen Schadstoffkonzentration bzw. einer hohen Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 201 und sinkt der Heizwert des Fluids 201, d.h. nimmt die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 201 ab, so kann zunächst die Kühlluftzuführungsvorrichtung 265 angesteuert werden, die Menge an zugeführter Kühlluft 203 auf ein ggf. erforderliches Minimum zu reduzieren oder keine Kühlluft 203 mehr zuzuführen. Der Brenner 213 kann über die Regulierung der Menge an zugeführtem Zusatzbrennstoff 205 die Temperatur in der Brennkammer 220 so lange aufrechterhalten, bis der Heizwert in dem Fluid 220 unter einen bestimmten Leistungswert fällt. Danach erfolgt die Umstellung auf den zweiten Betriebsmodus durch die Steuerschaltung.
Wie bereits oben in Zusammenhang mit 1 erwähnt, kann die Steuerschaltung 230 beispielsweise Daten über die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 201 von einem Sensor 250 der Fluidreinigungsvorrichtung 200 erhalten und den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 200 vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zu ändern, wenn die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 201 unter einen Schwellwert fällt.
Alternativ kann auch die dem Brenner 213 zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff 205 gemessen bzw. bestimmt werden und entsprechende Daten der Steuerschaltung 230 bereitgestellt werden. Entsprechend kann die Steuerschaltung 230 den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 200 vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus ändern, wenn die dem Brenner 213 zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff 205 für die Einstellung der Temperatur in der Brennkammer auf den vorbestimmten Wert bzw. Wertebereich über einen Schwellwert steigt.
Beim Umschalten vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus kann die Regelklappe 218 nahe an 100 % Öffnung eingedrosselt werden, gleichzeitig die Ventile 214, 215, 216, 242, 243 und 244 in entsprechende Position gebracht werden und die Zufuhr der Frischluft 204 über die Frischluftzuführungsvorrichtung 290 zunächst unterbunden werden. Die Frischluftzufuhr kann bei Bedarf wieder ermöglicht werden. Die Förderleistung des Saugzugs 270 kann gleichzeitig in Stufen bis auf eine maximale Förderleistung erhöht werden. Die Ventile 214, 215 und 216 können beim Umschalten vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus z.B. stufen- bzw. schrittweise geöffnet werden, um das Rauchgas über die Regeneratoren 210-1, 212-0 und 210-3 zu leiten, diese so langsam zu erwärmen und damit für den zweiten Betriebsmodus vorzubereiten.
Im zweiten Betriebsmodus kann anschließend über die vorbeschriebene Temperaturregelung für die Brennkammer 220 die Öffnung der Regelklappe 218 durch die Steuerschaltung 230 eingestellt werden. Die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 201 liegt im zweiten Betriebsmodus zwar unterhalb der für eine selbsterhaltende Verbrennung im ersten Betriebsmodus (der auch als ein Brennkammerbetriebsmodus verstanden werden kann) notwendigen Konzentration, kann jedoch so hoch sein, dass im Hinblick auf die RTO ein Energieüberschuss besteht. Bei überautothermen Betrieb im zweiten Betriebsmodus wird die überschüssige Wärme entsprechend über den Bypass 217 abgeführt. Fällt im zweiten Betriebsmodus der Heizwert des Fluids 201 weiter ab, so kann die Regelklappe 218 sukzessive geschlossen werden und die Temperatur in der Brennkammer 220 gemäß den vorbeschriebenen Grundsätzen durch den Brenner 213 aufrechterhalten werden.
Das Umschalten vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus kann beispielsweise erfolgen, wenn Daten einer externen Entität anzeigen, dass zukünftig eine hohe Schadstoffkonzentration bzw. eine hohe Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid 201 erwartet werden kann. Die Brennkammer 220 als auch ggf. eine Auskleidung der Brennkammer 220 mit Isolierfaser und/oder Keramik sind in diesem Fall vorgeheizt. Die Ventile 214, 215, 216, 242, 243 und 244 werden beim Umschalten vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus allesamt geschlossen und der Druck in der Brennkammer 220 über die Regelklappe 218 des Bypasses 217 gesteuert. Das Fluid 201 wird nunmehr wieder über den ersten Einlasse 245 direkt in die Brennkammer 220 eingeleitet. Der Brenner 213 und/oder ein weiterer Brenner (nicht dargestellt) der Fluidreinigungsvorrichtung 200 verbrennt entsprechend den oben ausgeführten Grundsätzen den Zusatzbrennstoff 205, um die Temperatur in der Brennkammer 220 einzustellen. Vor dem Schließen der Ventile 214, 215, 216, 242, 243 und 244 können die Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 optional gespült werden, so dass kein Fluid 201 in den Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 verbleibt bzw. „steht“.
Auch im Ausführungsbeispiel der 2 kann die Steuerschaltung 230 insbesondere eingerichtet sein, die weiteren Bestandteile der Fluidreinigungsvorrichtung 200 so zu steuern, dass eine erste vorbestimmte Verweildauer des Fluids 201 in der Brennkammer 220 weder im ersten Betriebsmodus noch im zweiten Betriebsmodus unterschritten wird.
Zum Aufheizen der Brennkammer 220 kann ein dritter Betriebsmodus durch die Steuerschaltung 230 eingestellt werden. Im dritten Betriebsmodus sind der erste Einlass 245 sowie der zweite Einlass in Form der Ventile 242, 243 und 244 eingerichtet bzw. gesteuert, das Fluid 201 nicht in die Fluidreinigungsvorrichtung 200 einzuleiten. Mit anderen Worten: die Einlässe für das zu reinigende Fluid 201 sind im dritten Betriebsmodus zu 100 % geschlossen. Ebenso sind die Ventile 214, 215 und 216 (d.h. die Auslässe der Fluidreinigungsvorrichtung 200) aufgrund entsprechender Ansteuerung seitens der Steuerschaltung 230 zunächst geschlossen. Der Brenner 213 ist eingerichtet bzw. gesteuert, den Zusatzbrennstoff 205 zu verbrennen, um die Temperatur in der Brennkammer 220 auf den vorbestimmten Wert bzw. Wertebereich zu erhöhen. Über die Verbrennungsluftzuführungsvorrichtung 260 kann mittels der Verbrennungsluft 202 gesteuert Sauerstoff zugeführt werden. Die Regelklappe 218 ist zunächst offen. Die Steuerschaltung 230 stellt einen Volumenstrom des in der Brennkammer aufgrund der Verbrennung des Zusatzbrennstoffes 205 erhaltenen Rauchgases durch den Bypass 217 abhängig von einem Druck in der Brennkammer 220 ein, um den Druck in der Brennkammer 220 einzuregeln. Eine Entsorgung des Fluids 201 findet weiterhin nicht statt. Über die Spülgaszuführungsvorrichtung 250 kann im dritten Betriebsmodus durch entsprechende Ansteuerung der Ventile 252, 253 und 254 optional Spülluft oder Verbrennungsluft durch die Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 in die Brennkammer 220 geleitet werden. Beispielsweise kann durch das Leiten von Spülluft durch die Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 eine Überhitzung derselben (insbesondere der oberen Bereiche bzw. Schichten) bzw. eine Beschädigung derselben aufgrund von Überhitze im dritten Betriebsmodus verhindert werden.
Mit Erreichen des vorbestimmten Werts bzw. Wertebereichs werden die die Ventile 214, 215 und 216 durch entsprechende Ansteuerung seitens der Steuerschaltung 230 leicht geöffnet, so dass das in der Brennkammer 220 erhaltene Rauchgas die Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 durchströmt und langsam durchwärmt. Mit anderen Worten: Die Steuerschaltung 230 ist eingerichtet, im dritten Betriebsmodus einen Volumenstrom des Rauchgases durch die Ventile 214, 215 und 216 (d.h. die Auslässe der Fluidreinigungsvorrichtung 200) zunächst zu unterbinden und, nach dem die Temperatur in der Brennkammer 220 den vorbestimmten Wert bzw. Wertebereich erreicht hat, den Volumenstrom des Rauchgases durch die Ventile 214, 215 und 216 kontinuierlich zu erhöhen, um die Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 zu erwärmen.
Der Saugzug 270 erzeugt dabei wiederum den in der Brennkammer 220 nötigen Unterdruck. Zur Regulierung der Temperatur vor dem Saugzug 270 kann über die Frischluftzuführungsvorrichtung 290 wiederum Frischluft 204 zugeführt werden.
Die thermische Auslegung der Fluidreinigungsvorrichtung 200 (z.B. der Brennkammer 220 bzw. der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3) ist gemäß Ausführungsbeispielen derart, dass eine gewünschte Verweildauer des Fluids 201 in der Brennkammer 220 unabhängig vom eingestellten Betriebsmodus eingehalten werden kann. Die Dimensionierung der Brennkammer 220 und des heißen Bypasses 217 kann beispielsweise nach den Erfordernissen einer direkt befeuerten Brennkammer erfolgen. Die Dimensionierung der Brennkammer 220 bzw. der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 kann dabei ferner gemäß den Erfordernissen des Fluids 201 (z.B. abhängig von einem erwarteten Volumenstrom des ersten Fluidstroms 201) erfolgen. Beispielsweise kann mit im Wesentlichen den üblichen Dimensionierungen einer gewöhnlichen RTO-Vorrichtung eine Verweilzeit von 1,5 s für ca. 20 % eines für eine gewöhnlichen RTO-Vorrichtung mit 5000 Nm³/h Entsorgungskapazität herangezogenen Volumenstroms für das Fluid 201 im ersten Betriebsmodus erreicht werden, ohne die bei gewöhnlichen RTO-Vorrichtungen notwendige Verdünnung des Fluids. Für größere Verweildauern könnte zusätzlich eine Verweilkammer mit isoliertem heißen Bypass vorgesehen werden.
Die Brennkammer 220, die Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 oder auch die Fluidzuführungsvorrichtung 240 können gemäß Ausführungsbeispielen signifikant größer ausgeführt sein als bei einer gewöhnlichen 3-Turm-RTO-Vorrichtung.
Die Brennkammer 220 kann beispielsweise einen Durchmesser von 1 m bei einer Länge von 3,5 m aufweisen. Derart kann für einen Volumenstrom des Fluids 201 von 1000 Nm³/h mit einer Beladung von 15 g/ Nm³ an VOC eine Verweilzeit von 1,5 s erreicht werden, wenn angenommen wird, dass der im Fluid enthaltene Sauerstoffgehalt für die thermische Oxidation ausreicht. Die Temperatur in der Brennkammer kann in diesem Beispiel beispielsweise 850 °C sein.
Die Brennkammer 220 kann in einem anderen Beispiel einen Durchmesser von 1 m bei einer Länge von 4 m aufweisen. Derart kann für einen Volumenstrom des Fluids 201 von 750 Nm³/h mit einer Beladung von 125 g/ Nm³ an VOC eine Verweilzeit von 1,5 s erreicht werden, wenn angenommen wird, dass 1500 Nm³/h der Verbrennungsluft 202 über die Verbrennungsluftzuführungsvorrichtung 260 zugeführt werden. Derart könnten 2500 Nm³/h an Rauchgas bzw. Reingas erhalten werden.
Es versteht sich von selbst, dass die beiden vorgenannten Dimensionierungen der Brennkammer 220 rein beispielhaft gewählt sind und lediglich der Illustration dienen. Die Brennkammer 220 kann auch jegliche sonstige geeignete Abmessung aufweisen.
Alternativ zu dem in 2 dargestellten Unterdruckbetrieb mittels des Saugzugs 270 kann eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung auch in einem Überdruckbetrieb gefahren werden. Dies ist in 3 beispielhaft für eine Fluidreinigungsvorrichtung 300 dargestellt. Im Vergleich zu der Fluidreinigungsvorrichtung 200 fehlt bei der Fluidreinigungsvorrichtung 300 aufgrund des Überdruckbetriebs der Saugzug 270. Stattdessen ist ein Gebläse bzw. Ventilator 370 vorgesehen, so dass das Fluid 201 je nach Betriebsmodus mit Überdruck direkt in die Brennkammer 220 eingeleitet wird bzw. mit Überdruck durch einen jeweiligen der Regeneratoren 210-1, 210-2 und 210-3 in die Brennkammer 220 geleitet wird. Mit anderen Worten: Die Fluidzuführungsvorrichtung 240 umfasst das Gebläse bzw. den Ventilator 370.
In und/oder an dem Gebläse bzw. Ventilator 370 können ferner jeweils einer oder mehrere Sensoren für die Messung von das Fluid 201 betreffenden Parametern (z.B. Temperatur, Zusammensetzung und/oder Volumenstrom des Fluids) angebracht sein.
Ansonsten ist die Fluidreinigungsvorrichtung 300 identisch zu der oben beschriebenen Fluidreinigungsvorrichtung 200.
4 zeigt eine Relation zwischen einem durch eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung entsorgbaren Volumenstrom eines Fluids und einer Konzentration an Schadstoffen bzw. brennbaren Bestandteilen in dem Fluid. Im Beispiel der 4 wird angenommen, dass es sich bei dem Schadstoff um VOCs handelt.
Die Abszisse des in 4 dargestellten Diagramms gibt die Konzentration der VOCs im Fluid in g/Nm³ an. Die Ordinate gibt den mittels der erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung entsorgbaren Volumenstrom des Fluids in Nm³/h an.
Der Bereich A stellt dabei die konzentrationsabhängige Entsorgungsleistung der erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung im zweiten Betriebsmodus dar. Das Fluid wird mittels RTO im zweiten Betriebsmodus gereinigt. Aufgrund der niedrigen Konzentration der VOCs im Fluid arbeitet die Fluidreinigungsvorrichtung im Bereich A unterautotherm. Wie aus 4 ersichtlich ist, ist hier der entsorgbare Volumenstrom maximal.
Der Bereich B stellt ebenfalls die konzentrationsabhängige Entsorgungsleistung der erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung im zweiten Betriebsmodus dar. Aufgrund der höheren Konzentration der VOCs im Fluid arbeitet die Fluidreinigungsvorrichtung im Bereich B überautotherm. Die Linie 410 markiert dabei den autothermen Punkt der RTO im zweiten Betriebsmodus. Wie aus 4 ersichtlich ist, ist hier der entsorgbare Volumenstrom maximal. Aufgrund des überautothermen Betriebs ist der Bypass der Fluidreinigungsvorrichtung teilweise geöffnet.
Der Bereich C stellt ebenfalls die konzentrationsabhängige Entsorgungsleistung der erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung im zweiten Betriebsmodus dar. Aufgrund der nochmals zunehmenden Konzentration der VOCs im Fluid nimmt der entsorgbare Volumenstrom ab. Die Linie 420 markiert dabei die Konzentration ab der der Bypass der Fluidreinigungsvorrichtung maximal geöffnet ist. Im Bereich C wird der Volumenstrom reduziert, um eine Überhitzung der Fluidreinigungsvorrichtung zu verhindern, bzw. eine Verdünnung des Fluids vor der RTO wird zur Absenkung der Konzentration an VOCs durchgeführt.
Die Linie 430 markiert den Konzentrationsschwellwert, bei dem der Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung vom zweiten Betriebsmodus auf den ersten Betriebsmodus umgeschaltet wird. Der Bereich D stellt entsprechend die konzentrationsabhängige Entsorgungsleistung der erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung im ersten Betriebsmodus dar. Wie aus 4 ersichtlich ist, ist hier der entsorgbare Volumenstrom im Vergleich zu den Bereichen A, B und C signifikant reduziert aufgrund der für die (direkte) thermische Oxidation eingesetzten Verbrennungsluft bzw. Kühlluft.
Aus 4 ist ersichtlich, dass sich mit der erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung aufgrund des ersten Betriebsmodus auch hochkalorische Stoffströme mittels (direkter) thermischer Oxidation in der Brennkammer bei reduziertem Volumenstrom sicher reinigen bzw. entsorgen lassen. Die erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung kann für Fluidströme mit stark schwankender Beladung somit insbesondere die separate Bereitstellung einer RTO-Vorrichtung für die Fluidreinigung in Zeiten mit niedriger Beladung des Fluids und einer gesonderten Brennkammer oder Fackel für die Fluidreinigung in Zeiten mit hoher Beladung des Fluids obsolet machen und somit erhebliche Kosteneinsparungen ermöglichen.
5 zeigt im Weiteren ein Fluidreinigungssystem 500, welches eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung 510 sowie eine weitere Brennkammer 520 umfasst.
Die Fluidreinigungsvorrichtung 510 umfasst wie oben beschrieben wenigstens eine Brennkammer 511, zumindest einen Regenerator 512 und eine Steuerschaltung 513. Die Fluidreinigungsvorrichtung 510 ist eingerichtet, ein zu reinigendes Fluid 501 gemäß den oben beschriebenen Grundsätzen zu reinigen. Das bei der Reinigung des Fluids 510 erhaltene Rauchgas 504 wird aus der Fluidreinigungsvorrichtung 510 z.B. in Form eines Rauchgasstroms abgeleitet. Das Rauchgas 504 kann gemäß den oben in Zusammenhang mit 1 dargelegten Grundsätzen entweder einer sekundären Fluidreinigung zugeführt werden, um einen oder mehrere in dem Rauchgas 504 noch enthaltene bzw. verbliebene Schadstoffe aus dem Rauchgas 504 zu entfernen, oder in die Umwelt ausgebracht werden (z.B. über einen Kamin).
Die weitere Brennkammer 520 ist ein von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 abgetrennter Reaktionsraum. Die weitere Brennkammer 520 ist eingerichtet, ein von dem zu reinigenden Fluid 501 verschiedenes weiteres zu reinigendes Fluid 502 zu empfangen und mittels (direkter) thermischer Oxidation zu reinigen. Der weitere Fluid 102 ist ein zweites mit einem oder mehreren Schadstoffen beladenes Fluid aus zumindest einem schadstoffemittierenden Prozess und/oder zumindest einer schadstoffemittierenden Vorrichtung. Das Fluid 501 und das weitere Fluid 502 können von demselben Prozess bzw. derselben Vorrichtung oder von unterschiedlichen Prozessen bzw. Vorrichtungen emittiert werden. Gemäß Ausführungsbeispielen kann ein Fluidstrom aus einem Prozess oder einer Vorrichtung in das Fluid 501 und das weitere Fluid 502 aufgeteilt werden. Bei den im weiteren Fluid 502 enthaltenen Schadstoffen kann es sich z.B. um die oben im Zusammenhang mit 1 genannten Schadstoffe handeln. Mit anderen Worten: Das weitere Fluid 502 kann im Wesentlichen die gleichen Schadstoffe wie das Fluid 501 enthalten. Alternative kann das weitere Fluid 502 auch einen oder mehrere andere Schadstoffe als das Fluid 501 enthalten (z.B. halogenierte Verbindungen). Bei den im weiteren Fluid 502 enthaltenen Schadstoffen kann es sich somit zumindest zum Teil um brennbare Stoffe handeln, so dass das weitere Fluid 502 auch als ein zweites mit einem oder mehreren brennbaren Stoffen beladenes Fluid aus zumindest einem brennbare Stoffe emittierenden Prozess und/oder zumindest einer brennbare Stoffe emittierenden Vorrichtung aufgefasst werden kann. Das weitere Fluid 502 kann allgemein einen oder mehrere flüssige Bestandteile bzw. Stoffe, einen oder mehrere dampfförmige Bestandteile bzw. Stoffe, einen oder mehrere gasförmige Bestandteile bzw. Stoffe und/oder Gemische davon enthalten. Insbesondere kann das weitere Fluid 502 ausschließlich gasförmige Bestandteile bzw. Stoffe umfassen und z.B. ein Abgas oder eine Abluft sein.
Das weitere Fluid 502 unterscheidet sich von dem Fluid 501 zumindest in einem der nachfolgenden Aspekte bzw. Merkmale:

- Zusammensetzung des jeweiligen Fluids (d.h. das Fluid 501 und das weitere Fluid 502 weisen unterschiedliche Bestandteile bzw. Stoffe auf);
- Konzentration zumindest eines Bestandteils bzw. Stoffes der Fluide (d.h. die Konzentration zumindest eines Bestandteils bzw. Stoffes, der in beiden Fluiden enthalten ist, ist im Fluid 501 (z.B. signifikant) anders als im weiteren Fluid 502);
- physikalische Eigenschaften der Stoffströme (d.h. das Fluid 501 und das weitere Fluid 502 unterscheiden sich in zumindest einer physikalischen Eigenschaft wie etwa der Zustandsgröße oder dem Aggregatszustand zumindest eines Bestandteils bzw. Stoffes des jeweiligen Fluids).

In der weiteren Brennkammer 520 herrscht eine Temperatur (z.B. größer 800 °C), bei der die in dem zweiten Fluid 502 enthaltenen Schadstoffe bzw. brennbaren Bestandteile thermisch oxidieren. Abhängig von Energieinhalt des weiteren Fluids 502 kann die thermische Oxidation mit oder ohne zusätzlich Verbrennung eines Zusatzbrennstoffs erfolgen.
Durch die (direkte) thermische Oxidation werden der bzw. die in dem weiteren Fluid 502 enthaltenen Schadstoffe bzw. brennbaren Bestandteile in weitgehend unbedenkliche Stoffe überführt und das weitere Fluid 502 so durch die weitere Brennkammer 520 gereinigt. Im Wesentlichen oxidiert das weitere Fluid 502 zu Wasser und Kohlenstoffdioxid. Das bei der thermischen Oxidation des weiteren Fluids 502 erhaltene Rauchgas 505 wird zu einem Ausgang der weiteren Brennkammer 520 geleitet und dort z.B. in Form eines weiteren Rauchgasstroms aus der weiteren Brennkammer 520 ausgeleitet.
Analog zu dem Rauchgas 504 kann auch das Rauchgas 505 entweder einer sekundären Fluidreinigung zugeführt werden, um einen oder mehrere in dem Rauchgas 505 noch enthaltene bzw. verbliebene Schadstoffe aus dem Rauchgas 505 zu entfernen, oder in die Umwelt ausgebracht werden (z.B. über einen Kamin). Falls keine weiteren Reinigungsstufen für die Entfernung eines oder mehrerer weiterer Schadstoffe aus dem Rauchgas 505 folgen, kann das Rauchgas 505 auch als ein Reingas aufgefasst und direkt in die Umwelt ausgebracht werden.
Das Fluidreinigungssystem 500 umfasst zudem eine Wärmetransportvorrichtung 530, die sowohl mit der Fluidreinigungsvorrichtung 510 als auch der weiteren Brennkammer 520 gekoppelt ist. Die Wärmetransportvorrichtung 530 ist eingerichtet, Prozesswärme 503 von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 zu transportieren, um eine Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 einzustellen. Der Begriff „Prozesswärme“ bezeichnet dabei die in der Fluidreinigungsvorrichtung 510 bei der thermischen Oxidation des Fluids 501 freiwerdende Abwärme (unabhängig vom Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung 510). Die Wärmetransportvorrichtung 530 umfasst eine oder mehrere Leitungen für den Transport der Prozesswärme 503 sowie optional eines oder mehrere steuerbare Mittel für die Einstellung der pro Zeiteinheit von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der zweiten Brennkammer 520 geleiteten Prozesswärme 503. Ebenso kann die Wärmetransportvorrichtung 530 einen oder mehrere Sensoren für die Messung der pro Zeiteinheit von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der zweiten Brennkammer 520 geleiteten Prozesswärme 503 und ggf. weiterer Parameter der Prozesswärme 503 umfassen.
Das Fluidreinigungssystem 500 ermöglicht eine sichere und wirtschaftliche Entsorgung der beiden Fluide 501 und 502. Beispielsweise kann die weitere Brennkammer 520 genutzt werden, um eine Entsorgungskapazität des Fluidreinigungssystem 500 im Vergleich zur Entsorgungskapazität der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu erhöhen. Wie oben beschrieben kann ein Fluidstrom beispielsweise in das Fluid 501 und das Fluid 502 aufgeteilt werden, so dass das Fluid 501 über die Fluidreinigungsvorrichtung 510 im ersten Betriebsmodus entsorgt wird und das weitere Fluid 502 über die weitere Brennkammer 520 entsorgt wird. Ein Volumenstrom des weiteren Fluids 502 konnte dabei (signifikant) höher sein als ein Volumenstrom des Fluids 501.
Ebenso kann das Fluidreinigungssystem 500 eine synergistische Nutzung von thermischer Oxidation und RTO (wenn die Fluidreinigungsvorrichtung 510 im zweiten Betriebsmodus betrieben wird) ermöglichen. Dies kann beispielsweise bei Fluidströmen, die viel Verbrennungsstickstoff enthalten vorteilhaft sein, um die Bildung von Stickoxiden (NO_x) bei der thermischen Oxidation in der Fluidreinigungsvorrichtung 510 und der weiteren Brennkammer 520 zu reduzieren. Dies kann z.B. durch eine gestufte Verbrennung erreicht werden, bei der das Fluid 501 in der Fluidreinigungsvorrichtung 510 mittels RTO (d.h. bei Betrieb im zweiten Betriebsmodus) mit einem Verbrennungsluftverhältnis von λ < 1 und das weitere Fluid 502 in der weiteren Brennkammer 520 mittels (direkter) thermischer Oxidation mit einem Verbrennungsluftverhältnis von λ > 1 behandelt wird. Verbrennungsluft kann sowohl der Fluidreinigungsvorrichtung 510 als auch der weiteren Brennkammer 520 entsprechend zugeführt werden. Ein Volumenstrom des weiteren Fluids 502 kann dabei wiederum (signifikant) höher sein als ein Volumenstrom des Fluids 501.
Der durch die weitere Brennkammer 520 bereitgestellte zusätzliche Verbrennungsraum wird mit der Prozesswärme 503 der Fluidreinigungsvorrichtung 510 gewärmt, um so neben dem Fluid 501 separat das weitere Fluid 502 entsorgen zu können. Durch die Kombination der Fluidreinigungsvorrichtung 510 und der weiteren Brennkammer 520 kann auf getrennte Einzellösungen verzichtet werden und so z.B. die Sicherheitseinrichtungen der Fluidreinigungsvorrichtung 510 auch für die weitere Brennkammer 520 genutzt werden. Insbesondere erlaubt die weitere Brennkammer 520 eine flexible und sichere thermische Behandlung des weiteren Fluids 502, da die weitere Brennkammer 520 mittels der Prozesswärme 103 der Fluidreinigungsvorrichtung 510 ohne langwierige bzw. umfangreiche Vorbereitungen (z.B. Starten eines Brenners in der weiteren Brennkammer 520 zum Aufheizen derselben) erwärmt und somit betriebsbereit gemacht werden kann.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das weitere Fluid 502 beispielsweise zumindest einen korrosiven Stoff (z.B. halogenierte Verbindungen) enthalten, wobei das Fluid 501 keine korrosiven Stoffe enthält. Für die Fluidreinigungsvorrichtung 510 kann entsprechend auf hochkorrosionsbeständige Materialen wie z.B. korrosionsbeständige Edelstähle verzichtet werden. Neben einer bedarfsgerechten Entsorgung der Fluide 501 und 502 können die Kosten für die Fluidreinigungsvorrichtung 510 durch die zusätzliche Brennkammer 520 zur Entsorgung des korrosiven weiteren Fluids 502 niedrig gehalten werden.
Wie oben bereits beschrieben, wird die Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 passiv über die von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 transportierte Prozesswärme 503 eingestellt. Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 ausschließlich passiv über die von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 transportierte Prozesswärme 503 eingestellt werden, d.h. ohne zusätzlichen Brenner in der weiteren Brennkammer 520 oder sonstige externe Wärmezufuhr. Mit anderen Worten: Die weitere Brennkammer 520 kann gemäß Ausführungsbeispielen keinen eigenen Brenner aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 somit im Wesentlichen passiv über die von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 transportierte Prozesswärme 503 eingestellt. Alternativ kann die weitere Brennkammer 520 zumindest einen Brenner (nicht dargestellt in 5) umfassen, der eingerichtet ist, gesteuert den Zusatzbrennstoff zu verbrennen, um die Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 einzustellen. Mit anderen Worten: Die Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 kann neben der von außen zugeführten Prozesswärme 503 zusätzlich über die durch die Verbrennung des Zusatzbrennstoffs in der weiteren Brennkammer 520 zur Verfügung stehende Wärme eingestellt werden. Alternativ oder ergänzend kann die weitere Brennkammer 520 auch eine elektrische Beheizung zur Bereitstellung von Wärme umfassen.
Um das Erreichen einer für die thermische Oxidation in der Brennkammer 511 nötigen Temperatur sicherzustellen, kann die Wärmetransportvorrichtung 530 eingerichtet sein, die Prozesswärme 503 erst nach Erreichen einer vorbestimmten Temperatur in der Brennkammer 511 der Fluidreinigungsvorrichtung 510 aus der Fluidreinigungsvorrichtung 510 abzuleiten. Mit anderen Worten: Die Wärmetransportvorrichtung 530 leitet (im Wesentlichen) keine Prozesswärme aus der Fluidreinigungsvorrichtung 510 ab vor Erreichen der vorbestimmten Temperatur in der Brennkammer 511 der Fluidreinigungsvorrichtung 510 (z.B. einer Mindestreaktionstemperatur für die thermische Oxidation im ersten und/oder zweiten Betriebsmodus).
Die Wärmetransportvorrichtung 530 kann die Prozesswärme 503 auf vielfältige Weise aus der Fluidreinigungsvorrichtung 510 abführen. Beispielsweise kann die Wärmetransportvorrichtung 530 eingerichtet sein, die Prozesswärme 503 in Form von Rauchgas von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 zu transportieren. Die Wärmetransportvorrichtung 530 kann z.B. mit der Brennkammer 511 oder einem sonstigen Element der Fluidreinigungsvorrichtung 510 wie etwa einem Bypass gekoppelt sein, um Rauchgas aus der Fluidreinigungsvorrichtung 510 abzuleiten und gesteuert zu der weiteren Brennkammer 520 zu leiten. Die weitere Brennkammer 520 kann entsprechend von dem heißen Rauchgas durchströmt werden, um die Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 einzustellen.
Zur Kontrolle der Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 kann die Wärmetransportvorrichtung 530 beispielsweise eingerichtet sein, einen Volumenstrom des von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 transportierten Rauchgases abhängig von der Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 und/oder einem vorbestimmten Wertebereich, auf den die Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 einzustellen ist, einzustellen. Mit anderen Worten: Die Menge an zugeführtem Rauchgas pro Zeiteinheit und somit die Menge an zugeführter Wärme pro Zeiteinheit kann abhängig von einer Ist-Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 und/oder einer Soll-Temperatur bzw. einem Soll-Temperaturbereich für die weitere Brennkammer 520 eingestellt werden. Beispielsweise kann die Wärmetransportvorrichtung 530 neben einer oder mehreren (z.B. wärmeisolierten) Leitung für den Transport des Rauchgases eine oder mehrere steuerbare Regelklappen (oder alternativ Ventile) für die Einstellung des Volumenstroms umfassen. Ebenso kann die Wärmetransportvorrichtung 530 einen oder mehrere Sensoren für die Messung des Volumenstroms und ggf. weiterer Parameter des Rauchgases (z.B. Temperatur) umfassen.
Die Wärmetransportvorrichtung 530 ist jedoch nicht auf den Transport von Prozesswärme 503 in Form von Rauchgas beschränkt. Alternativ kann die Prozesswärme 503 der Fluidreinigungsvorrichtung 510 auch mittels eines anderen Mediums von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 transportiert und dort für die Einstellung der Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 verwendet werden. Beispielsweise kann die Wärmetransportvorrichtung 530 eingerichtet sein, mittels der Prozesswärme 503 ein gesondertes Wärmetransportfluid (z.B. ein Gas wie Luft oder eine Flüssigkeit wie Wasser, eine Salzlösung oder Thermoöl bzw. Thermalöl) zu erwärmen, das erwärmte Wärmetransportfluid zu der weiteren Brennkammer 520 zu transportieren und die in dem erwärmten Wärmetransportfluid gespeicherte Prozesswärme an die weitere Brennkammer 520 abzugeben, um die Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 einzustellen. Für die Erwärmung des Wärmetransportfluids kann die Wärmetransportvorrichtung 530 beispielsweise einen oder mehrere Wärmetauscher umfassen. In analoger Weise kann die Wärmetransportvorrichtung 530 einen oder mehrere Wärmetauscher für die Abgabe der in dem erwärmten Wärmetransportfluid gespeicherten Prozesswärme 503 an die weitere Brennkammer 520 umfassen. Die Wärmetransportvorrichtung 530 kann neben einer oder mehreren (z.B. wärmeisolierten) Leitung für den Transport des erwärmten Wärmetransportfluids eine oder mehrere steuerbare Regelklappen (oder alternativ Ventile) für die Einstellung eines Volumenstroms des Wärmetransportfluid von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 umfassen. Der Volumenstrom des Wärmetransportfluids kann wiederum abhängig von der Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 und/oder einem vorbestimmten Wertebereich, auf den die Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 einzustellen ist, eingestellt werden.
Ebenso kann die Wärmetransportvorrichtung 530 beispielsweise auch als Wärmeleiter oder Thermokoppler ausgebildet sein, um die Prozesswärme 503 der Fluidreinigungsvorrichtung 510 von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 zu transportieren.
Um eine sichere thermische Oxidation des Fluids 501 in der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu gewährleisten, kann das Fluidreinigungssystem 500 analog zu dem oben beschriebenen eingerichtet sein, das Fluid 501 der Fluidreinigungsvorrichtung 510 erst nach Erreichen einer ersten vorbestimmten Temperatur oder eines ersten vorbestimmten Temperaturbereichs in der Brennkammer 511 zuzuführen.
Analog kann das Fluidreinigungssystem 500 ausgeführt sein, das Fluid 502 der weiteren Brennkammer 520 erst nach Erreichen einer zweiten vorbestimmten Temperatur oder eines zweiten vorbestimmten Temperaturbereichs in der weiteren Brennkammer 520 zuzuführen. Entsprechend kann eine sichere thermische Oxidation des weiteren Fluids 502 in der weiteren Brennkammer 520 gewährleistet werden. Die zweite vorbestimmte Temperatur bzw. der zweite vorbestimmte Temperaturbereich in der weiteren Brennkammer 520 kann beispielsweise so gewählt sein, dass eine für die thermische Oxidation in der weiteren Brennkammer 520 nötige Temperatur erreicht bzw. überschritten wird (z.B. mehr als 800 °C). Das Fluidreinigungssystem 100 kann beispielsweise eine entsprechende Fluidzuführungsvorrichtung (nicht in 5 dargestellt) umfassen, die gemäß den vorangehenden Ausführungen eingerichtet ist.
Die weitere Brennkammer 520 kann in unmittelbarer Nähe zu der Fluidreinigungsvorrichtung 510 oder weiter davon entfernt angeordnet sein. Beispielsweise kann die weitere Brennkammer 520 auf der Fluidreinigungsvorrichtung 510, d.h. oberhalb der Fluidreinigungsvorrichtung 510, angeordnet sein. Mit anderen Worten: Die weitere Brennkammer 520 kann auf oder über einer Oberseite der Fluidreinigungsvorrichtung 510 angeordnet sein. Eine Anordnung der weiteren Brennkammer 520 in unmittelbarer Nähe zu der Fluidreinigungsvorrichtung 510 kann im Hinblick auf den Transport der Prozesswärme 503 von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 aufgrund der in Folge des geringeren Abstands geringeren Wärmeverluste beim Transport der Prozesswärme 503 vorteilhaft sein. Beispielsweise kann die weitere Brennkammer 520 auch auf einem Skid in der Nähe und/oder über der Fluidreinigungsvorrichtung 510 bereitgestellt sein.
Die Steuerschaltung 513 kann neben der oben beschriebenen Steuerung der Fluidreinigungsvorrichtung 510 auch für die Steuerung der weiteren Brennkammer 520 und/oder der Wärmetransportvorrichtung 530 genutzt werden. Dazu kann die Steuerschaltung 513 mit einen bzw. mehreren Bestandteilen der weiteren Brennkammer 520 und/oder der Wärmetransportvorrichtung 530 gekoppelt und eingerichtet sein, dieses bzw. diese gemäß den hierin beschriebenen Grundsätzen zu steuern.
Beispielsweise kann die Steuerschaltung 513 eingerichtet sein, die pro Zeiteinheit von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der weiteren Brennkammer 520 transportierte Menge an Prozesswärme 503 abhängig von der Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 und/oder dem vorbestimmten Wertebereich, auf den die Temperatur in der weiteren Brennkammer 520 einzustellen ist, einzustellen bzw. zu regeln und dazu eine oder mehrere Regelklappen der Wärmetransportvorrichtung 530 entsprechend anzusteuern.
Analog zu der oben in Zusammenhang mit 1 bereits beschriebenen Steuerung der Fluidverweildauer in der Fluidreinigungsvorrichtung 510 kann die Steuerschaltung 513 zudem eingerichtet sein, einen bzw. mehrere Bestandteile des Fluidreinigungssystems 500 so zu steuern, dass eine zweite vorbestimmte Verweildauer (Verweilzeit) des weiteren Fluids 502 in der weiteren Brennkammer 502 nicht unterschritten wird.
Anstelle der weiteren Brennkammer 520 kann ein erfindungsgemäßes Fluidreinigungssystem auch eine katalytische Fluidreinigungsvorrichtung umfassen, die eingerichtet ist, das weitere Fluid 502 zu empfangen und mittels eines katalytischen Verfahrens wie etwa katalytischer Oxidation zu reinigen. Die katalytische Fluidreinigungsvorrichtung umfasst dazu mindestens einen Reaktionsraum, in dem zumindest ein Katalysator angeordnet ist. Über die von der Fluidreinigungsvorrichtung 510 zu der katalytischen Fluidreinigungsvorrichtung transportierte Menge an Prozesswärme 503 kann die Temperatur gemäß den oben beschriebenen Grundsätzen in dem Reaktionsraum der katalytischen Fluidreinigungsvorrichtung eingestellt werden, so dass die in dem zweiten Fluid 502 enthaltenen Schadstoffe bzw. brennbaren Bestandteile im Reaktionsraum katalytisch oxidieren. Gegenüber der thermischen Oxidation in der weiteren Brennkammer 520 kann die katalytische Oxidation eine Minderung von Kohlenwasserstoffemissionen sowie eine niedrigere Temperatur im Reaktionsraum für die Verbrennung des weiteren Fluids 502 (z.B. zwischen 300° C und 600 °C) ermöglichen. Der Katalysator kann beispielsweise ein Mischoxid (d.h. ein Stoff, der sich aus mehreren Oxiden zusammensetzt) auf einem oxidisch keramischen Träger oder ein Edelmetall auf einem metallischen Träger umfassen.
Das Fluid 501 als auch das Fluid 502 können beispielsweise von einer Industrieanlage oder einem industriellen Prozess etwa der chemischen, petrochemischen, pharmazeutischen oder lösemittelverarbeitenden Industrie stammen.
Eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung bzw. ein erfindungsgemäßes Fluidreinigungssystem kann wie vorangehend beschrieben beispielsweise zur Reinigung von bei Be- und/oder Entladevorgängen an Tankterminals anfallendem Gas genutzt werden. Das zu reinigende Gas fällt hier nicht kontinuierlich an, sondern im Wesentlichen während des Be- bzw. Entladevorgangs. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten kann es daher sinnvoll sein, nur bei Bedarf eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung bzw. ein erfindungsgemäßes Fluidreinigungssystem zur Reinigung des anfallenden Gases bereitzustellen. Mit anderen Worten: Eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung bzw. ein erfindungsgemäßes Fluidreinigungssystem sollte für einige Anwendungsszenarien mobil einsetzbar sein.
Um diesem Bedarf Rechnung zu tragen, ist in 6 ein Fahrzeug 600 in Form eines Anhängers für ein Zugfahrzeug dargestellt. Der Anhänger verfügt über keinen eigenen Antrieb. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug 600 ein Anhänger für einen Lastkraftwagen. Jedoch kann das Fahrzeug in alternativen Ausführungsbeispielen auch ein Anhänger für ein sonstiges Zugfahrzeug wie etwa einen Personenkraftwagen oder ein Schienenzugfahrzeug (z.B. eine Lokomotive) sein.
Das Fahrzeug 600 umfasst ein Fahrgestell 610 sowie eine Mehrzahl an Rädern (d.h. 2 oder mehr Räder) 620, die beweglich an dem Fahrgestell 610 montiert sind und eine Bewegung des Fahrzeugs 600 relativ zu einem Untergrund 601 des Fahrzeugs 600 ermöglichen. Auf dem Fahrgestell 610 ist zudem eine Fluidreinigungsvorrichtung oder ein Fluidreinigungssystem 630 wie hierin beschrieben angeordnet bzw. montiert.
Das Fahrzeug 600 ermöglicht es, eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung oder ein erfindungsgemäßes Fluidreinigungssystem 630 bei Bedarf an einen Einsatzort zu transportieren und dort eine Reinigung von anfallendem Fluid (z.B. Gas) vorzunehmen. Um dies zu verdeutlichen ist in 6 ferner ein Tank 640 dargestellt. Der Tank 640 ist in 6 als ein stationärer Tank, d.h. ein an einen festen Standort gebundener Tank, dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur für stationäre Tanks geeignet. Alternativ kann es sich bei dem Tank 640 gemäß Ausführungsbeispielen auch um einen mobilen Tank, d.h. einen beweglichen, nicht an einen festen Standort gebundenen Tank, handeln. Beispielsweise kann der Tank 640 auf einem Landfahrzeug (z.B. Lastkraftwagen oder Zugfahrzeug) oder einem Wasserfahrzeug (z.B. Schiff) angeordnet bzw. anordenbar sein, um von einem Ort zu einem anderen Ort bewegbar zu sein. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann ein „Tank“, sofern dies für ein konkretes Ausführungsbeispiel nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist, ganz allgemein sowohl ein stationärer als auch ein mobiler Tank sein.
Der Tank 640 ist im Ausführungsbeispiel der 6 mit einem/einer einen Schadstoff bzw. brennbare Bestandteile enthaltenden Stoff bzw. Materie wie etwa einem Treibstoff (z.B. Benzin, Diesel oder Kerosin) gefüllt und wird entladen. Während des Entladevorgangs entsteht in dem Tank 640 Gas, das den Schadstoff bzw. die brennbare Bestandteile enthält und daher entsorgt bzw. gereinigt werden muss. Die erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung oder das erfindungsgemäßes Fluidreinigungssystem 630 kann mittels des Fahrzeugs 600 vor dem Entladevorgang in die unmittelbare Nähe des Tanks 640 gebracht und über zumindest eine Leitung 650 mit dem Tank 640 verbunden bzw. gekoppelt werden. Die Beladung des Gases im Tank ist anfänglich sehr hoch (z.B. Konzentrationen an Schadstoffen bzw. brennbaren Stoffen von mehreren hundert g/m³), fällt jedoch sehr schnell ab (z.B. Konzentrationen an Schadstoffen bzw. brennbaren Stoffen von einigen g/m³). Mit der erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung oder dem erfindungsgemäßen Fluidreinigungssystem 630 kann das Gas während des Entladevorgangs sicher und wirtschaftlich gereinigt bzw. entsorgt werden. Während der anfänglich hohen Beladung wird die erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung oder das erfindungsgemäßes Fluidreinigungssystem 630 im ersten Betriebsmodus betrieben, so dass das Fluid bzw. Gas sicher thermisch oxidiert wird. Sobald die Beladung abnimmt und die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid unter den Schwellwert fällt, wird gemäß den obigen Ausführungen der Betriebsmodus auf den zweiten Betriebsmodus geändert, so dass das Fluid bzw. Gas mit deutlich geringerem Primärenergiebedarf mittels RTO gereinigt bzw. entsorgt wird.
Nach Ende des Entladevorgangs kann die erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung oder das erfindungsgemäßes Fluidreinigungssystem 630 mittels des Fahrzeugs 600 zu einem anderen Einsatzort gebracht und dort zur Fluid- bzw. Gasreinigung genutzt werden.
In Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der 6 ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Fahrzeuge in Form von Anhängern beschränkt ist. Alternativ kann das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein selbstangetriebenes Fahrzeug, d.h. ein Fahrzeug, das zumindest einen Motor zum Antreiben zumindest eines der Mehrzahl an Rädern umfasst, sein.
Um die oben beschriebenen Aspekte zur Fluidreinigung nochmals zusammenzufassen, ist in 7 noch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Betreiben einer Fluidreinigungsvorrichtung mit einer Brennkammer und zumindest einem Regenerator gezeigt. Das Verfahren 700 umfasst ein Einstellen 702 eines Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung. Wenn ein erster Betriebsmodus als Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung eingestellt wird, leitet die Fluidreinigungsvorrichtung ein zu reinigendes Fluid direkt in die Brennkammer ein und reinigt dieses mittels thermischer Oxidation. Wenn ein zweiter Betriebsmodus als Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung eingestellt wird, leitet die Fluidreinigungsvorrichtung das Fluid über den zumindest einen Regenerator in die Brennkammer und reinigt diese mittels RTO.
Das Verfahren 700 erlaubt aufgrund der unterschiedlichen, einstellbaren Betriebsmodi eine situativ anpassbare, sichere und wirtschaftliche Reinigung des Fluids. Insbesondere kann situativ bzw. adaptiv ein für die Reinigung des Fluids besonders geeigneter Betriebsmodus eingestellt werden, um so die Vorteile von (direkter) thermischer Oxidation und RTO optimal nutzen zu können bzw. die jeweiligen Nachteile vermeiden zu können.
Weitere Details und Aspekte des Verfahrens 700 sind oben in Zusammenhang mit weiteren Ausführungsbeispielen (z.B. 1 bis 6) beschrieben. Das Verfahren 700 kann eines oder mehrere optionale Merkmale gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen umfassen.
Beispielsweise kann das Verfahren 700 optional ferner ein Empfangen von Daten über eine Schadstoffkonzentration in dem Fluid umfassen. Das Einstellen 702 des Betriebsmodus kann dann basierend auf den empfangenen Daten über die Schadstoffkonzentration in dem Fluid erfolgen. Wie oben in Zusammenhang mit z.B. 1 näher beschrieben, kann das Einstellen 702 des Betriebsmodus beispielsweise ein Ändern des Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus, wenn die Schadstoffkonzentration in dem Fluid unter einen Schwellwert fällt, umfassen. Gemäß dem Verfahren 700 kann somit ein an die Schadstoffkonzentration in dem Fluid angepasster Betriebsmodus gewählt werden.
Analog zu den obigen Ausführungen kann die Fluidreinigungsvorrichtung einen Brenner umfassen, der in der Brennkammer angeordnet ist. Entsprechend kann das Verfahren 700 ein Verbrennen 706 eines Zusatzbrennstoff durch den Brenner, um eine Temperatur in der Brennkammer auf einen vorbestimmten Wertebereich einzustellen, umfassen.
Wie bereits oben ausgeführt, ist auch die dem Brenner zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff ein Indikator für die Beladung des Fluids. Entsprechend kann das Verfahren 700 ferner ein Empfangen 708 von Daten über die dem Brenner zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff umfassen und das Einstellen 702 des Betriebsmodus entsprechend basierend Daten über die dem Brenner zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff erfolgen. Wie oben in Zusammenhang mit z.B. 1 näher beschrieben, kann das Einstellen 702 des Betriebsmodus beispielsweise ein Ändern des Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umfassen, wenn die dem Brenner zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff für die Einstellung der Temperatur in der Brennkammer auf den vorbestimmten Wertebereich über einen Schwellwert steigt.
Das Verfahren 700 kann zum Betreiben einer hierin beschriebenen Fluidreinigungsvorrichtung verwendet werden. Die vorbeschriebenen optionalen Merkmale bzw. Verfahrensschritte des Verfahrens 700 sind nur zum besseren Verständnis des Verfahrens 700 gewählt. Es versteht sich von selbst, dass das Verfahren 700 auch jegliches sonstige der oben in Zusammenhang mit den 1 bis 6 beschriebenen Merkmale umfassen kann.
Wie oben bereits ausgeführt, kann eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung beispielsweise zur Reinigung von Fluiden, insbesondere Gasen, aus Tanks bzw. Tanklagern verwendet werden. 8 zeigt hierzu ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Reinigen eines in einem Tank befindlichen Fluids. Das Verfahren 800 umfasst ein Leiten 802 des Fluids von dem Tank zu einer erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung. Ferner umfasst das Verfahren 800 ein Reinigen 804 des Fluids mit der Fluidreinigungsvorrichtung. Die Fluidreinigungsvorrichtung wird zunächst in dem ersten Betriebsmodus betrieben. Wenn eine Schadstoffkonzentration bzw. eine Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid unter einen Schwellwert fällt, wird die Fluidreinigungsvorrichtung in dem zweiten Betriebsmodus betrieben. Mit anderen Worten: Die Die Fluidreinigungsvorrichtung wird in dem ersten Betriebsmodus betrieben, solange die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid über dem Schwellwert liegt. Wenn die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid unter den Schwellwert fällt, wird der Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung gemäß dem Verfahren 800 vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus geändert bzw. umgeschaltet. Umgekehrt wird der Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus geändert bzw. umgeschaltet, wenn die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid über den Schwellwert steigt.
Beispielsweise wird bei Be- und/oder Entladevorgängen an Tankterminals Fluid in Form von Gas aus dem jeweiligen Lagertank verdrängt, welches entsorgt werden muss. Mit anderen Worten: Der Tank kann mit einem/einer den Schadstoff bzw. die brennbaren Bestandteilen enthaltenden Stoff bzw. Materie (z.B. ein Treibstoff wie Benzin, Diesel oder Kerosin) gefüllt sein, befüllt werden oder befüllt gewesen sein. Die Beladung des Gases ist anfänglich sehr hoch (z.B. Konzentrationen an Schadstoffen bzw. brennbaren Stoffen von mehreren hundert g/m³), fällt jedoch sehr schnell ab (z.B. Konzentrationen an Schadstoffen bzw. brennbaren Stoffen von einigen g/m³). Wie bereits oben ausgeführt, ist die Entsorgung des anfallenden Fluids bzw. Gases mit einer (Gas-)Fackel oder einer gewöhnlichen Brennkammer sehr unwirtschaftlich. Gewöhnliche RTO-Vorrichtungen müssten sehr stark überdimensioniert werden, um das anfallende Fluid bzw. Gas während der anfänglich hohen Beladung ausreichend verdünnen (z.B. auf max. 20-25 % der Unteren ExplosionsGrenze, UEG) und somit sicher reinigen zu können.
Demgegenüber kann das anfallende Fluid bzw. Gas gemäß dem Verfahren 800 abhängig von seiner Beladung sicher und wirtschaftlich gereinigt bzw. entsorgt werden. Während der anfänglich hohen Beladung wird die Fluidreinigungsvorrichtung gemäß dem Verfahren 800 im ersten Betriebsmodus betrieben, so dass das Fluid bzw. Gas direkt in die Brennkammer der Fluidreinigungsvorrichtung eingeleitet dort sicher thermisch oxidiert wird. Sobald die Beladung abnimmt und die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid unter den Schwellwert fällt, wird gemäß dem Verfahren 800 der Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung auf den zweiten Betriebsmodus geändert, so dass das Fluid bzw. Gas mit deutlich geringerem Primärenergiebedarf mittels RTO durch die Fluidreinigungsvorrichtung gereinigt bzw. entsorgt wird. Das im Tank befindliche Fluid bzw. Gas kann somit unter Nutzung der jeweiligen Vorteile von (direkter) thermischer Oxidation sowie RTO und bei Vermeidung der jeweiligen Nachteile optimal gereinigt bzw. entsorgt werden.
Weitere Details und Aspekte des Verfahrens 800 sind oben in Zusammenhang mit weiteren Ausführungsbeispielen (z.B. 1 und 6) beschrieben. Das Verfahren 800 kann eines oder mehrere optionale Merkmale gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen umfassen.
Wie oben bereits ausgeführt, kann eine erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung ferner beispielsweise zur Reinigung von in industriellen Prozessen anfallenden Fluiden, insbesondere Gasen wie Abgasen, genutzt werden. 9 zeigt hierzu ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 zum Reinigen eines Fluids eines industriellen Prozesses (z.B. eines Batchprozesses). Das Verfahren 900 umfasst ein Leiten 902 des Fluids zu einer erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung. Weiterhin umfasst das Verfahren 900 ein Reinigen 904 des Fluids mit der Fluidreinigungsvorrichtung. Die Fluidreinigungsanlage wird in dem ersten Betriebsmodus betrieben, wenn eine Schadstoffkonzentration bzw. eine Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid über einem Schwellwert liegt. Wenn die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid unter dem Schwellwert liegt, wird die Fluidreinigungsanlage in dem zweiten Betriebsmodus betrieben.
Wie bereits oben ausgeführt, kann die Beladung eines von einem industriellen Prozess emittierten Fluids bzw. Gases stark schwanken. Insbesondere bei Batchprozessen treten hohe Beladungen für gewöhnlich nur vereinzelt und somit nicht durchgängig auf. Die Entsorgung des anfallenden Fluids bzw. Gases mit einer (Gas-)Fackel oder einer gewöhnlichen Brennkammer ist daher sehr unwirtschaftlich. Gewöhnliche RTO-Vorrichtungen müssten aber sehr stark überdimensioniert werden, um das anfallende Fluid bzw. Gas zu Zeiten hoher Beladung des Fluids bzw. Gases ausreichend verdünnen (z.B. auf max. 20-25 % der Unteren ExplosionsGrenze, UEG) und somit sicher reinigen zu können.
Demgegenüber kann das anfallende Fluid bzw. Gas gemäß dem Verfahren 900 abhängig von seiner Beladung sicher und wirtschaftlich gereinigt bzw. entsorgt werden. In Zeiten mit hoher Beladung des Fluids bzw. Gases, d.h. wenn die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid über dem Schwellwert liegt, wird die Fluidreinigungsvorrichtung gemäß dem Verfahren 900 im ersten Betriebsmodus betrieben, so dass das Fluid bzw. Gas direkt in die Brennkammer der Fluidreinigungsvorrichtung eingeleitet dort sicher thermisch oxidiert wird. In Zeiten mit niedriger Beladung des Fluids bzw. Gases, d.h. wenn die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid unter dem Schwellwert liegt, wird gemäß dem Verfahren 900 die Fluidreinigungsvorrichtung in dem zweiten Betriebsmodus betrieben, so dass das Fluid bzw. Gas mit deutlich geringerem Primärenergiebedarf mittels RTO durch die Fluidreinigungsvorrichtung gereinigt bzw. entsorgt wird. Das in dem industriellen Prozess anfallende Fluid bzw. Gas kann somit unter Nutzung der jeweiligen Vorteile von (direkter) thermischer Oxidation sowie RTO und bei Vermeidung der jeweiligen Nachteile optimal gereinigt bzw. entsorgt werden.
Weitere Details und Aspekte des Verfahrens 900 sind oben in Zusammenhang mit weiteren Ausführungsbeispielen (z.B. 1) beschrieben. Das Verfahren 900 kann eines oder mehrere optionale Merkmale gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen umfassen. Wenn die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid unter den Schwellwert fällt, wird der Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung gemäß dem Verfahren 900 beispielsweise vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus geändert bzw. umgeschaltet. Umgekehrt wird der Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus geändert bzw. umgeschaltet, wenn die Schadstoffkonzentration bzw. die Konzentration an brennbaren Bestandteilen in dem Fluid über den Schwellwert steigt.
Die Aspekte und Merkmale, die im Zusammenhang mit einem bestimmten der vorherigen Beispiele beschrieben sind, können generell auch mit einem oder mehreren der weiteren Beispiele kombiniert werden, um ein identisches oder ähnliches Merkmal dieses weiteren Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das weitere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Es versteht sich ferner, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als zwingend in der beschriebenen Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht im Einzelfall explizit angegeben oder aus technischen Gründen zwingend erforderlich ist. Daher wird durch die vorhergehende Beschreibung die Durchführung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt. Ferner kann bei weiteren Beispielen ein einzelner Schritt, eine einzelne Funktion, ein einzelner Prozess oder eine einzelne Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden.
Wenn einige Aspekte in den vorhergehenden Abschnitten im Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einem System beschrieben wurden, sind diese Aspekte auch als eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens zu verstehen. Dabei kann beispielsweise ein Block, eine Vorrichtung oder ein funktionaler Aspekt der Vorrichtung oder des Systems einem Merkmal, etwa einem Verfahrensschritt, des entsprechenden Verfahrens entsprechen. Entsprechend dazu sind Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben werden, auch als eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks, eines entsprechenden Elements, einer Eigenschaft oder eines funktionalen Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung oder eines entsprechenden Systems zu verstehen.
Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Ferner ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen bezieht - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hiermit explizit vorgeschlagen, sofern nicht im Einzelfall angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt als abhängig von diesem anderen unabhängigen Anspruch definiert ist.

Claims

Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300), umfassend: eine Brennkammer (120, 220); zumindest einen Regenerator (110, 210-1, 210-2, 210-3); und eine Steuerschaltung (130, 230), die eingerichtet ist, einen Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) einzustellen, wobei: wenn der Betriebsmodus ein erster Betriebsmodus ist, die Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) eingerichtet ist, ein zu reinigendes Fluid (101, 201) direkt in die Brennkammer (120, 220) einzuleiten und mittels thermischer Oxidation zu reinigen, und wenn der Betriebsmodus ein zweiter Betriebsmodus ist, die Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) eingerichtet ist, das Fluid (101, 201) über den zumindest einen Regenerator (110, 210-1, 210-2, 210-3) in die Brennkammer (120, 220) zu leiten und mittels regenerativer thermischer Oxidation zu reinigen.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (130, 230) eingerichtet ist: Daten (103) über eine Schadstoffkonzentration in dem Fluid (101, 201) zu empfangen; und den Betriebsmodus basierend auf den Daten (103) über die Schadstoffkonzentration in dem Fluid (101, 201) einzustellen.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (130, 230) eingerichtet ist, den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zu ändern, wenn die Schadstoffkonzentration in dem Fluid (101, 201) unter einen Schwellwert fällt.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, ferner umfassend einen Sensor, der eingerichtet ist, die Schadstoffkonzentration in dem Fluid (101, 201) zu messen, und die Daten (103) über die Schadstoffkonzentration in dem Fluid (101, 201) auszugeben.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend zumindest einen Brenner (213), der in der Brennkammer (120, 220) angeordnet und eingerichtet ist, gesteuert einen Zusatzbrennstoff (205) zu verbrennen, um eine Temperatur in der Brennkammer (120, 220) auf einen vorbestimmten Wertebereich einzustellen.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 5, wobei die Steuerschaltung (130, 230) eingerichtet ist: Daten (103) über eine dem Brenner (213) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff (205) zu erhalten; und den Betriebsmodus basierend auf den Daten (103) über die dem Brenner (213) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff (205) einzustellen.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 6, wobei die Steuerschaltung (130, 230) eingerichtet ist, den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zu ändern, wenn die dem Brenner (213) zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff (205) für die Einstellung der Temperatur in der Brennkammer (120, 220) auf den vorbestimmten Wertebereich über einen Schwellwert steigt.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Brenner (213) eingerichtet ist, im ersten Betriebsmodus durchgängig den Zusatzbrennstoff (205) zu verbrennen, um die Temperatur in der Brennkammer (120, 220) auf den vorbestimmten Wertebereich einzustellen.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen ersten Einlass (245) für das Fluid (101, 201), wobei der erste Einlass (245) eingerichtet ist, das Fluid (101, 201) im ersten Betriebsmodus direkt in die Brennkammer (120, 220) zu leiten; und einen zweiten Einlass (242, 243, 244) für das Fluid (101, 201), wobei der zweite Einlass (242, 243, 244) eingerichtet ist, das Fluid (101, 201) im zweiten Betriebsmodus durch den zumindest einen Regenerator (110, 210-1, 210-2, 210-3) in die Brennkammer (120, 220) zu leiten.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 9, wobei die Steuerschaltung (130, 230) eingerichtet ist, im ersten Betriebsmodus einen Volumenstrom des Fluids (101, 201) durch den ersten Einlass (245) abhängig von einer Temperatur in der Brennkammer (120, 220) einzustellen.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: zumindest einen Auslass (214, 215, 216), der eingerichtet ist, gesteuert im zweiten Betriebsmodus in der Brennkammer (120, 220) entstehendes Rauchgas auszuleiten, wobei der zumindest eine Regenerator (110, 210-1, 210-2, 210-3) zwischen dem zumindest einen Auslass (214, 215, 216) und der Brennkammer (120, 220) angeordnet ist und von dem über den zumindest einen Auslass (214, 215, 216) ausgeleiteten Rauchgas durchströmt wird; und einen Bypass (217), der eingerichtet ist: im ersten Betriebsmodus in der Brennkammer (120, 220) entstehendes Rauchgas aus der Brennkammer (120, 220) auszuleiten; und gesteuert im zweiten Betriebsmodus in der Brennkammer (120, 220) entstehendes Rauchgas teilweise an dem zumindest einen Regenerator (110, 210-1, 210-2, 210-3) vorbeizuleiten, wobei die Steuerschaltung (130, 230) eingerichtet ist, einen jeweiligen Volumenstrom des Rauchgases durch den zumindest einen Auslass (214, 215, 216) und den Bypass (217) im zweiten Betriebsmodus basierend auf einer Temperatur in der Brennkammer (120, 220) einzustellen.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 11, wobei die Steuerschaltung (130, 230) eingerichtet ist, im ersten Betriebsmodus einen Volumenstrom des Rauchgases durch den zumindest einen Auslass (214, 215, 216) zu unterbinden.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200) nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, ferner umfassend einen Saugzug (270), der mit dem Bypass (217) sowie dem zumindest einen Auslass (214, 215, 216) gekoppelt und eingerichtet ist, zumindest einen Rauchgasstrom von dem Bypass (217) und dem zumindest einen Auslass (214, 215, 216) zu dem Saugzug (270) zu erzeugen.
Fluidreinigungssystem (100, 200) nach Anspruch 13, ferner umfassend eine Frischluftzuführungsvorrichtung (290), die zwischen dem Saugzug (270) und sowohl dem zumindest einen Auslass (214, 215, 216) als auch dem Bypass (217) angeordnet und eingerichtet ist, dem zumindest einen Rauchgasstrom abhängig von dessen Temperatur gesteuert Frischluft (203) zuzuführen.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 5, einem der Ansprüche 9 und 10 sowie einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei, wenn der Betriebsmodus ein dritter Betriebsmodus zur Aufheizung der Brennkammer (120, 220) ist: der erste und der zweite Einlass (242, 243, 244, 245) jeweils eingerichtet sind, das Fluid (101, 201) nicht in die Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) einzuleiten; der Brenner (213) eingerichtet ist, den Zusatzbrennstoff (205) zu verbrennen, um die Temperatur in der Brennkammer (120, 220) auf den vorbestimmten Wertebereich zu erhöhen; eine Verbrennungsluftzuführungsvorrichtung (260) der Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) eingerichtet ist, gesteuert Verbrennungsluft (202) in die Brennkammer (120, 220) einzuspeisen; und die Steuerschaltung (130, 230) eingerichtet ist: einen Volumenstrom des Rauchgases durch den Bypass (217) abhängig von einem Druck in der Brennkammer (120, 220) einzustellen; einen Volumenstrom des Rauchgases durch den zumindest einen Auslass (214, 215, 216) zunächst zu unterbinden und, nachdem die Temperatur in der Brennkammer (120, 220) den vorbestimmten Wertebereich erreicht hat, den Volumenstrom des Rauchgases durch den zumindest einen Auslass (214, 215, 216) kontinuierlich zu erhöhen, um den zumindest einen Regenerator (110, 210-1, 210-2, 210-3) zu erwärmen.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Kühlluftzuführungsvorrichtung (265), die eingerichtet ist, der Brennkammer (120, 220) im ersten Betriebsmodus gesteuert Kühlluft (203) zuzuführen.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (130, 230) ferner eingerichtet ist: von einer externen Entität Daten zu empfangen, die eine zukünftig hohe Schadstoffkonzentration in dem Fluid (101, 201) anzeigen; und beim Empfang der Daten von der externen Entität den Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus zu ändern.
Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (130, 230) ferner eingerichtet ist, die Fluidreinigungsvorrichtung (100, 200, 300) so zu steuern, dass eine vorbestimmte Verweildauer des Fluids (101, 201) in der Brennkammer (120, 220) sowohl im ersten Betriebsmodus als auch im zweiten Betriebsmodus nicht unterschritten wird.
Fluidreinigungssystem (500), umfassend: eine Fluidreinigungsvorrichtung (510) nach einem der Ansprüche 1 bis 18; eine von der Fluidreinigungsvorrichtung (510) separate weitere Brennkammer (520) oder eine katalytische Fluidreinigungsvorrichtung, wobei die weitere Brennkammer (520) eingerichtet ist, ein von dem zu reinigenden Fluid (501) verschiedenes weiteres Fluid (502) mittels thermischer Oxidation zu reinigen, und wobei die katalytische Fluidreinigungsvorrichtung eingerichtet ist, das weitere Fluid (502) mittels katalytischer Oxidation zu reinigen; und eine Wärmetransportvorrichtung (530), die eingerichtet ist, Prozesswärme (503) von der Fluidreinigungsvorrichtung (510) zu der weiteren Brennkammer (520) oder der katalytischen Fluidreinigungsvorrichtung zu transportieren, um eine Temperatur in der weiteren Brennkammer (520) oder der katalytischen Fluidreinigungsvorrichtung einzustellen.
Fluidreinigungssystem (500) nach Anspruch 19, wobei die Temperatur in der weiteren Brennkammer (520) oder der katalytischen Fluidreinigungsvorrichtung zumindest im Wesentlichen passiv über die von der Fluidreinigungsvorrichtung (510) zu der weiteren Brennkammer (520) oder der katalytischen Fluidreinigungsvorrichtung transportierte Prozesswärme (503) eingestellt wird.
Fluidreinigungssystem (500) nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, wobei die Wärmetransportvorrichtung eingerichtet ist, die Prozesswärme (503) in Form von Rauchgas von der Fluidreinigungsvorrichtung (510) zu der weiteren Brennkammer (520) oder der katalytischen Fluidreinigungsvorrichtung zu transportieren, und wobei die weitere Brennkammer (520) oder die katalytische Fluidreinigungsvorrichtung von dem Rauchgas durchströmt wird, um die Temperatur in der weiteren Brennkammer (520) oder der katalytischen Fluidreinigungsvorrichtung einzustellen.
Fahrzeug (600), umfassend: ein Fahrgestell (610); eine Mehrzahl an Rädern (620), die beweglich an dem Fahrgestell (610) montiert sind und eine Bewegung des Fahrzeugs (600) relativ zu einem Untergrund des Fahrzeugs (600) ermöglichen; und eine Fluidreinigungsvorrichtung (630) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 oder ein Fluidreinigungssystem (630) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Fluidreinigungsvorrichtung (630) oder das Fluidreinigungssystem (630) auf dem Fahrgestell (610) montiert ist.
Fahrzeug (600) nach Anspruch 22, wobei das Fahrzeug (600) ein Anhänger für ein Zugfahrzeug ist oder zumindest einen Motor zum Antreiben zumindest eines der Mehrzahl an Rädern (620) umfasst.
Verfahren (700) zum Betreiben einer Fluidreinigungsvorrichtung mit einer Brennkammer und zumindest einem Regenerator, das Verfahren umfassend: Einstellen (702) eines Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung, wobei: wenn ein erster Betriebsmodus als Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung eingestellt wird, die Fluidreinigungsvorrichtung ein zu reinigendes Fluid direkt in die Brennkammer einleitet und mittels thermischer Oxidation reinigt, und wenn ein zweiter Betriebsmodus als Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung eingestellt wird, die Fluidreinigungsvorrichtung das Fluid über den zumindest einen Regenerator in die Brennkammer leitet und mittels regenerativer thermischer Oxidation reinigt.
Verfahren (700) nach Anspruch 24, ferner umfassend: Empfangen (704) von Daten über eine Schadstoffkonzentration in dem Fluid, wobei das Einstellen (702) des Betriebsmodus basierend auf den Daten über die Schadstoffkonzentration in dem Fluid erfolgt.
Verfahren (700) nach Anspruch 25, wobei das Einstellen (702) des Betriebsmodus folgendes umfasst: Ändern des Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus, wenn die Schadstoffkonzentration in dem Fluid unter einen Schwellwert fällt.
Verfahren (700) nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei die Fluidreinigungsvorrichtung ferner einen Brenner umfasst, der in der Brennkammer angeordnet ist, und wobei das Verfahren ferner folgendes umfasst: Verbrennen (706) eines Zusatzbrennstoffs durch den Brenner, um eine Temperatur in der Brennkammer auf einen vorbestimmten Wertebereich einzustellen; und Empfangen (708) von Daten über eine dem Brenner zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff, wobei das Einstellen des Betriebsmodus basierend Daten über die dem Brenner zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff erfolgt.
Verfahren (700) nach Anspruch 27, wobei das Einstellen (702) des Betriebsmodus folgendes umfasst: Ändern des Betriebsmodus der Fluidreinigungsvorrichtung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus, wenn die dem Brenner zugeführte Menge an Zusatzbrennstoff für die Einstellung der Temperatur in der Brennkammer auf den vorbestimmten Wertebereich über einen Schwellwert steigt.
Verfahren (800) zum Reinigen eines in einem Tank befindlichen Fluids, umfassend: Leiten (802) des Fluids von dem Tank zu einer Fluidreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18; und Reinigen (804) des Fluids mit der Fluidreinigungsvorrichtung, wobei die Fluidreinigungsvorrichtung zunächst in dem ersten Betriebsmodus betrieben wird, und wobei die Fluidreinigungsvorrichtung in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, wenn eine Schadstoffkonzentration in dem Fluid unter einen Schwellwert fällt.
Verfahren (800) nach Anspruch 29, wobei der Tank mit einem den Schadstoff enthaltenden Stoff gefüllt ist, befüllt wird oder befüllt war.
Verfahren (900) zum Reinigen eines Fluids eines industriellen Prozesses, umfassend: Leiten (902) des Fluids zu einer Fluidreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18; und Reinigen (904) des Fluids mit der Fluidreinigungsvorrichtung, wobei die Fluidreinigungsanlage in dem ersten Betriebsmodus betrieben wird, wenn eine Schadstoffkonzentration in dem Fluid über einem Schwellwert liegt, und wobei die Fluidreinigungsanlage in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, wenn die Schadstoffkonzentration in dem Fluid unter dem Schwellwert liegt.
Verfahren (900) nach Anspruch 31, wobei der industrielle Prozesses ein Batchprozess ist.