EP4153912A1 - Thermische abluftreinigungsvorrichtung - Google Patents

Thermische abluftreinigungsvorrichtung

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Publication number
EP4153912A1
EP4153912A1 EP21728821.6A EP21728821A EP4153912A1 EP 4153912 A1 EP4153912 A1 EP 4153912A1 EP 21728821 A EP21728821 A EP 21728821A EP 4153912 A1 EP4153912 A1 EP 4153912A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
exhaust air
scavenging
clean gas
regenerator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21728821.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Baumann
Sven Meyer
Torsten REINDORF
Carsten Walddörfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DUERR CTS GMBH
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP4153912A1 publication Critical patent/EP4153912A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/46—Recuperation of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • F23G7/066—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator
    • F23G7/068—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator using regenerative heat recovery means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/14—Gaseous waste or fumes

Definitions

  • the present invention relates to a thermal exhaust air purification device, in particular a regenerative thermal post-combustion device or thermal post-combustion device with regenerative exhaust air preheating (RNV).
  • a thermal exhaust air purification device in particular a regenerative thermal post-combustion device or thermal post-combustion device with regenerative exhaust air preheating (RNV).
  • RNV systems usually contain a thermal reactor for regenerative thermal oxidation to clean organic pollutants (VOC, volatile
  • thermally oxidizable pollutants also referred to as exhaust gas or raw gas
  • the thermal reactor in addition to a combustion chamber for oxidizing the organic pollutants at temperatures of, for example, around 850 ° C, the thermal reactor also contains regenerators through which the cold exhaust air to be cleaned and the hot, cleaned exhaust air (clean gas) flow alternately and which during the Intermediate storage of heat generated by oxidation from the clean gas and reuse to preheat the exhaust air to be cleaned.
  • regenerators through which the cold exhaust air to be cleaned and the hot, cleaned exhaust air (clean gas) flow alternately and which during the Intermediate storage of heat generated by oxidation from the clean gas and reuse to preheat the exhaust air to be cleaned.
  • Such an exhaust air purification device is described, for example, in DE 102015205 516 A1 and EP 1 312 861 B1.
  • the pollutant content in the clean gas can be further reduced, as the cleaned exhaust air then flows through a cleaner regenerator and a cleaner antechamber.
  • the exhaust air cleaning devices contain usually at least three regenerators or regenerator zones. Such a flushing system is disclosed, for example, in DE 102006034032 B4.
  • the conventional flushing systems have a very simple structure and usually contain only one flushing air fan for supplying the flushing air from a flushing air source to the regenerator and a flap for opening or closing the flushing air supply line according to the operating phase.
  • the purge air flow can be increased and / or the purge duration can be increased in such conventional purge systems, which, however, results in a higher energy requirement and / or an increase in the heat storage mass in the regenerator, which is why conventional exhaust air purification devices usually strive to get by with as little purging air as possible, so that usually only a limited reduction in the pollutant content in the clean gas is possible. It is the object of the invention to create an improved flushing system for a thermal exhaust air purification device with which a greater reduction of the pollutant content in the clean gas is possible.
  • the thermal exhaust air cleaning device has a thermal reactor with at least one combustion chamber for thermal cleaning of an exhaust air to be cleaned and at least one regenerator, through which the exhaust air to be cleaned is supplied to the combustion chamber in one operating phase and a purified clean gas is discharged from the combustion chamber in another operating phase .
  • the thermal exhaust air purification device also has a scavenging air system which has a scavenging air line for connecting the thermoreactor to a scavenging air source (in particular external to the thermoreactor) and is designed to supply scavenging air (from the scavenging air line) in a time-variable and / or to be introduced into the thermal reactor in a locally variable manner in order to flush air, in particular air polluted with raw gas, from the regenerator into the combustion chamber, in particular directly into the combustion chamber.
  • a scavenging air system which has a scavenging air line for connecting the thermoreactor to a scavenging air source (in particular external to the thermoreactor) and is designed to supply scavenging air (from the scavenging air line) in a time-variable and / or to be introduced into the thermal reactor in a locally variable manner in order to flush air, in particular air polluted with raw gas, from the regenerator into the combustion chamber, in
  • the regenerator is preferably provided or connected to an antechamber on its side facing away from the combustion chamber, via which, depending on the operating phase, the exhaust air to be cleaned is fed into the regenerator or the cleaned clean gas is discharged from the regenerator.
  • the scavenging air line is connected to this antechamber and the scavenging air system is designed to introduce the scavenging air into the antechamber from the scavenging air line in a time-variable and / or locally variable manner during a scavenging phase in order to remove air, in particular air contaminated with raw gas, flush from the antechamber and the regenerator into the combustion chamber.
  • an antechamber is understood to mean, in particular and preferably, an at least partially enclosed space which is arranged on a side of at least one regenerator facing away from the combustion chamber, is connected to the exhaust air supply line and the clean gas discharge line in a fluid-conducting manner and by means of fluid control elements (e.g. valves, flaps or the like ) can be separated from these lines.
  • an antechamber also preferably has at least one inlet for scavenging air.
  • the regenerator is not provided with or connected to such an antechamber.
  • the scavenging air line is connected to the regenerator and the scavenging air system is designed to introduce the scavenging air into the regenerator from the scavenging air line in a time-variable and / or locally variable manner during a scavenging phase, in order to remove air, in particular contaminated with raw gas Air to purge from the regenerator into the combustion chamber.
  • a time-variable and / or locally variable way of introducing the scavenging air into the thermoreactor should be understood to mean, in particular, the scavenging air during the scavenging phase or for at least 50%, at least 40%, at least 30% or at least 20% of a duration of the rinsing phase: - to introduce or initiate with a time-varying volume flow, mass flow and / or pressure profile; and / or to be introduced or introduced with a time-varying injection or introduction direction based on the antechamber or the regenerator; and / or to be introduced or introduced spatially distributed or spaced relative to the antechamber or the regenerator.
  • the time-variable and / or locally variable introduction of the scavenging air into the antechamber or the regenerator allows the exhaust air remaining in the regenerator and, if available, in the antechamber to be flushed more effectively into the combustion chamber, so that lower pollutant levels can be achieved in the clean gas.
  • no increase in the heat storage mass in the regenerator is necessary and this more effective flushing requires at most a slightly higher energy requirement.
  • the introduction of the scavenging air into the antechamber or the regenerator which is variable in terms of time and / or locally, can be implemented in a simple and inexpensive manner in numerous embodiments.
  • the exhaust air cleaning device preferably also has at least one exhaust air line for feeding the exhaust air to be cleaned into the thermal reactor (ie into the regenerator or, if available, into the antechamber) and at least one clean gas line for discharging the cleaned clean gas from the thermal reactor (ie from the regenerator or, if available, from the antechamber), with an exhaust air valve for opening or closing the exhaust air line being arranged in the at least one exhaust air line and a clean gas valve for opening or closing the clean gas line being arranged in the at least one clean gas line.
  • exhaust air supply phase for supplying the exhaust air to be cleaned through the regenerator into the combustion chamber
  • the exhaust air valve (and thus the exhaust air line) is open and the clean gas valve (and thus the clean gas line) is closed.
  • cleaning gas discharge phase for discharging the cleaned clean gas through the regenerator from the combustion chamber
  • the exhaust air valve (and thus the exhaust air line) is closed and the clean gas valve (and thus the clean gas line) is open.
  • purging phase for purging air from the regenerator into the combustion chamber, the exhaust air valve and the clean gas valve (and thus the exhaust air line and the clean gas line) are both closed.
  • regenerators or regenerator zones each relate to the individual regenerators or regenerator zones.
  • regenerators can each be operated individually with one of the possible operating phases, with the associated clean gas and exhaust air lines both being closed for the regenerator that is in the flushing phase and the flushing air inlet from the assigned flushing air line is in operation.
  • the invention is based on the knowledge that the flushing effect in the conventional exhaust air cleaning devices with conventional flushing air systems is also limited by an inadequate introduction of the flushing air, which results in a poor distribution and mixing effect, due to angled constructions with stagnation areas / dead air areas in the regenerator, which are caused by the Purge air cannot be reached or only to a limited extent, and through stationary exhaust air vortices in which no material transport takes place.
  • the time-variable and / or locally variable introduction of the scavenging air proposed according to the invention can, however, better introduce the scavenging air into the antechamber or the regenerator, avoid stationary vortices and dissolve stagnation areas in the antechamber and / or in the regenerator.
  • stagnation areas can be resolved by introducing the scavenging air in a locally variable manner in order to also introduce the scavenging air into the stagnation areas in a targeted manner, and / or by introducing the scavenging air in a pulsating manner in order to generate a propulsion jet that sets the exhaust air in motion in the stagnation areas .
  • the introduction and distribution of the scavenging air can be improved by locally variable introduction, in that the scavenging air is introduced in several directions, for example via nozzles.
  • the invention can in principle be used for any types of RNV systems.
  • the invention is in particular in combination with thermal reactors with air control by means of horizontally or vertically operated poppet valves, vertically or horizontally or obliquely arranged poppet valves, pivoting flaps, orifice devices or
  • thermoreactor does not have to be modified, but only the purge air system according to the invention has to be added.
  • the thermal reactors of the exhaust air purification device according to the invention have at least one regenerator.
  • the thermal reactors Preferably have three or more separate regenerators or one regenerator with three or more separate regenerator zones.
  • all regenerators are preferably connected to a common combustion chamber and preferably also each provided or connected to their own antechamber, the antechambers of all regenerators or all regenerators each having one own scavenging air branch line are connected to a common scavenging air supply line to the scavenging air source, and are preferably also connected via their own exhaust air branch line and their own clean gas branch line with a common exhaust air supply line or a common clean gas discharge line.
  • regenerator zones are preferably connected to a common combustion chamber and the air control for exhaust air, clean gas and scavenging air is preferably carried out via a common rotary valve, the rotary valve being divided into different zones for exhaust air, clean gas and scavenging air which are coupled to an exhaust air supply line, a clean gas discharge line or a purge air supply line.
  • the two named variants of the thermal reactor can optionally also be combined with one another.
  • the invention is not limited to special types of regenerators or their heat storage systems.
  • the purge air is an air / gas / gas mixture that is as clean as possible and can, for example, include ambient air or fresh air (preferably filtered and / or preheated) and / or part of the air from the thermoreactor clean gas (e.g. after being diverted from a clean gas discharge line via the regenerator). If clean gas is used as scavenging air, the clean gas discharge line can form a scavenging air source within the meaning of the invention.
  • the scavenging air system has at least one component in the scavenging air line which is selected from (i) one or more pulse generators for pulsing the scavenging air to be introduced into the antechamber or the regenerator from the scavenging air source and (ii) a scavenging air fan with a controller for varying the purge air delivery rate of the purge air fan.
  • a temporally variable supply of the scavenging air in the form of a pulsating scavenging air flow and / or with a variable scavenging air flow rate to the thermoreactor and thus also a temporally variable introduction of scavenging air into the antechamber or the regenerator is achieved.
  • the pulse generators can be used, for example, directly in the purge air line or in a bypass line to the purge air line.
  • the purge air fan can be seen, for example, with a rotary frequency control (for example by means of a frequency converter).
  • the Pulse generators can be provided in the scavenging air supply line and / or the scavenging air branch lines.
  • the scavenging air system has a scavenging air inlet device between the scavenging air line and the thermoreactor, the at least one inlet for introducing the scavenging air from the scavenging air line into the antechamber or the regenerator and at least one variation device for varying the flow through the at least one inlet having introduced purge air flow.
  • the scavenging air system preferably has several scavenging air inlet devices, each line between a scavenging air branch and the respective antechamber or the respective regenerator are provided.
  • the scavenging air system preferably has a single scavenging air inlet device which is provided between the scavenging air supply line and the rotary valve.
  • the scavenging air system of the exhaust air cleaning device can also have one or more pulse generators in the scavenging air line and one or more scavenging air inlet devices each with at least one inlet and at least one variation device between the scavenging air line and the one or more antechambers or the one or more regenerators.
  • the at least one variation device has at least one component selected from a locking mechanism or a switching device and a throttle element and a pulse generator, as well as a controller for controlling this at least one component in such a way that the scavenging air flow rate is varied over time .
  • the locking mechanism can for example have a solenoid valve, a flap or the like and can be opened and closed several times during a flushing phase.
  • the throttle element can, for example, have a shut-off valve, a flap or the like, which is coupled, for example, to a lift control.
  • the at least one variation device has one or more disruptive bodies for influencing the from the at least one inlet Purge air flowing into the antechamber or the regenerator.
  • the disruptive body is, for example, a downstream disruptive body that is positioned downstream of the inlet within the antechamber or the regenerator, or a correspondingly formed bottom guide element of the thermoreactor.
  • the disruptive body can be designed to be stationary or dynamic relative to the antechamber or to the regenerator.
  • the disruptive body can be designed to be movable, movable, in particular drivable, movable and / or changeable and / or have or include at least one movable wing or guide element.
  • the at least one variation device has at least one swirl nozzle connected to the at least one inlet.
  • a swirl nozzle can be used to vary the direction in which the scavenging air is blown.
  • the at least one variation device has at least one injector lance connected to the at least one inlet and having a plurality of openings that are non-uniformly distributed along the longitudinal direction and the circumferential direction of the injector lance.
  • the injector lance preferably tapers in its axial direction, starting from the inlet, in order to increase the local variation in the introduction of the scavenging air.
  • the injector lance is designed as a single-channel injector lance.
  • the injector lance has at least two separate injector channels which run next to one another in the axial direction of the injector lance.
  • the variation device preferably also has a duct regulator for supplying the at least two injector ducts with scavenging air alternately or only partially in time.
  • the duct regulator has, for example, a multi-way valve or a fluidic switch.
  • the at least one variation device has at least one fluidic oscillator.
  • the scavenging air inlet device has a plurality of inlets which are spaced apart from one another and / or are oriented differently.
  • the at least one variation device preferably has a duct regulator for supplying the plurality of inlets with scavenging air, alternating in time or only partially overlapping in time.
  • the duct regulator has, for example, a multi-way valve or a fluidic switch.
  • the invention also relates to a method for operating a thermal exhaust air cleaning device with a thermal reactor with at least one combustion chamber for thermal cleaning of an exhaust air to be cleaned and at least one regenerator through which the exhaust air to be cleaned is fed to the combustion chamber in an operating phase and in one another operating phase, a purified clean gas is discharged from the combustion chamber.
  • the regenerator is preferably provided or connected to an antechamber on its side facing away from the combustion chamber, via which, depending on the operating phase, the exhaust air to be cleaned is fed into the regenerator and the cleaned clean gas is discharged from the regenerator.
  • the method has the following operating phases: an exhaust air supply phase in which an exhaust air to be cleaned is introduced into the antechamber or the regenerator in order to generate an exhaust air flow through the regenerator into the combustion chamber; a clean gas discharge phase in which a cleaned clean gas is discharged from the antechamber or the regenerator in order to generate a clean gas flow from the combustion chamber through the regenerator; and a purging phase in which a purge air is introduced into the antechamber or the regenerator in order to generate a purge air flow for purging air from the regenerator and, if available, also from the antechamber into the combustion chamber, in particular directly into the combustion chamber, according to the invention, the scavenging air is introduced into the thermoreactor during the scavenging phase in a time-variable and / or locally variable manner (in particular from a scavenging air line that connects the thermoreactor with a scavenging air source, in particular a scavenging air source external to the thermoreactor).
  • the same advantages as with the above-described exhaust air purification device of the invention can be obtained.
  • the three operating phases relate to all regenerators or all regenerator zones, with each regenerator or each regenerator zone being in a different operating phase.
  • the exhaust air cleaning device preferably also has at least one exhaust air line for feeding the exhaust air to be cleaned into the thermal reactor (ie into the regenerator or, if available, into the antechamber) and at least one clean gas line for discharging the cleaned clean gas from the thermoreactor (ie the regenerator or, if available, from the antechamber), with an exhaust air valve for opening or in the at least one exhaust air line
  • Closing the exhaust air line is arranged and a clean gas valve for opening or closing the clean gas line is arranged in the at least one clean gas line.
  • the exhaust air valve (and thus the exhaust air line) is opened and the clean gas valve (and thus the clean gas line) is closed.
  • the clean gas discharge phase the exhaust air valve (and thus the exhaust air line) is closed and the clean gas valve (and thus the clean gas line) is opened.
  • the exhaust air valve and the clean gas valve are both closed.
  • Regenerators can each be operated individually with one of the possible operating phases, with the associated clean gas and exhaust air lines both being closed for the regenerator that is in the flushing phase and the flushing air being introduced from the assigned flushing air line.
  • the scavenging air delivery rate in the scavenging air line is varied over time, for example by pulsing the scavenging air from the scavenging air source by one or more pulse generators and / or controlling a scavenging air fan to vary its scavenging air delivery rate.
  • a scavenging air flow rate of the scavenging air from the scavenging air line into the antechamber or the regenerator is varied over time.
  • a direction and / or a distribution of a purge air flow introduced into the thermoreactor via at least one inlet from the purge air line is varied in and through the thermoreactor.
  • the scavenging air is introduced into the antechamber or the regenerator from the scavenging air line via a plurality of inlets, which are spaced apart from one another and / or aligned differently.
  • the multiple inlets are supplied with scavenging air, preferably alternating in time or only partially overlapping in time.
  • FIG. 1 shows an illustration of the construction principle of a thermal exhaust air purification device according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2A shows sectional views to illustrate a conventional purge air introduction of a conventional exhaust air cleaning device with horizontally operated poppet valves
  • FIG. 2B shows sectional views to illustrate the introduction of the scavenging air according to a first exemplary embodiment of the invention for an exhaust air cleaning device with horizontally operated poppet valves;
  • FIG. 3A shows sectional views to illustrate a conventional purge air introduction of a conventional exhaust air cleaning device with swivel flaps
  • 3B shows sectional views to illustrate the introduction of the scavenging air according to the first exemplary embodiment of the invention for an exhaust air cleaning device with swivel flaps;
  • FIGS. 4A and B show two variant embodiments of a pulse generator for a purge air introduction from FIG. 2B or FIG. 3B;
  • FIG. 5 shows sectional views to illustrate a scavenging air introduction device according to a first embodiment variant of a second embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows sectional views to illustrate a scavenging air introduction device according to a second embodiment variant of the second embodiment of the invention
  • 7 shows sectional views to illustrate a scavenging air introduction device according to a third exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 8 shows sectional views to illustrate a scavenging air introduction device according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 9 shows sectional views to illustrate a scavenging air introduction device according to a first embodiment variant of a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 10 shows sectional views to illustrate a scavenging air introduction device according to a second embodiment variant of the fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 11 shows sectional views to illustrate a scavenging air introduction device according to a sixth exemplary embodiment of the invention.
  • FIGS. 2A, 2B, 3A, 3B and 5 to 11 each being a side cross-sectional view of the regenerator and its antechamber with the scavenging air inlet device in a horizontal viewing direction and the lower partial figures each show a bottom cross-sectional view of the antechamber with the scavenging air inlet device in a vertical viewing direction.
  • the thermal exhaust air purification device 10 contains a thermal reactor 11 for regenerative thermal oxidation (RTO) of combustible pollutants in exhaust air (also referred to as exhaust gas or raw gas).
  • the thermoreactor 11 has a combustion chamber 12 and in this embodiment at least three regenerators 14 arranged below the combustion chamber 12, each of which includes a heat storage mass chamber filled with a heat storage mass and opens into the combustion chamber 12 Pre-chambers 16 arranged below the regenerators 14.
  • a burner 18 protrudes into the combustion chamber 12 of the thermal reactor 11, to which fuel / combustion gas 19a and (combustion) air 19b are supplied via a gas supply 19.
  • the burner 18 is used to burn the pollutants contained in the exhaust air to be cleaned (e.g. ethanol, Ethyl acetate, isopropanol, methane, etc.).
  • the temperature in the combustion chamber 12 can be, for example, up to approximately 1,000 ° C. during operation.
  • the antechambers 16 to the regenerators 14 of the thermal reactor 11 are each connected to a common exhaust air supply line 21 via an exhaust air branch line 22.
  • An exhaust air source 20 for example in the form of an exhaust gas collecting and mixing device, feeds the exhaust air supply line 21 with the exhaust air to be cleaned.
  • an exhaust air valve 23 is arranged to open or close the respective exhaust air branch line 22 and thus initiate or block the introduction of the exhaust air to be cleaned into the antechamber of the respective regenerator 14, depending on the operating phase.
  • the antechambers 16 are each connected to the regenerators 14 of the thermal reactor 11 via a clean gas branch line 31 with a clean gas discharge line 30.
  • the exhaust air (clean gas) cleaned in the combustion chamber 12 and cooled in the heat storage chamber 15 of the regenerator 14 is diverted through the clean gas discharge line 30 to an exhaust air chimney 34, via which the clean gas is released into the environment.
  • a clean gas valve 32 is also arranged to open or close the respective clean gas branch line 31 and thus enable or block the discharge of the purified exhaust air from the respective regenerator 14, depending on the operating phase.
  • thermoreactor 11 The mode of operation of such a thermoreactor 11 is fundamentally known to the person skilled in the art, which is why more detailed explanations on this are dispensed with.
  • the exhaust air purification device 10 illustrated in FIG. 1 has, in addition to the components described and shown in the drawing, in particular numerous (control) valves, sensors (in particular temperature sensors) and air delivery units, which are omitted for the sake of simplicity.
  • the positioning and construction of the exhaust air valves 23 and the clean gas valves 32 is basically arbitrary within the scope of the invention and can be freely selected by a person skilled in the art.
  • main fans can be used in the clean gas discharge 30, 31 and / or the exhaust air supply 21, 22.
  • the antechambers 16 can also be dispensed with, in which case the air controls then take place directly into / out of the regenerators 14.
  • the combustion chamber 12 of the thermoreactor 11 can optionally also be provided with a hot gas discharge line 36 via which the hot exhaust air (hot gas) cleaned by thermal oxidation is passed past the regenerator 14 or the combustion chamber 12 before it passes through a regenerator 14 can be removed and fed to an energy recovery device.
  • an energy recovery device is described in detail, for example, in DE 102015205516 A1. In this regard, reference is made to this document in its entirety.
  • the exhaust air cleaning device 10 is provided with a purge air system 40-46.
  • the antechambers 16 to the regenerators 14 of the thermoreactor 11 are each connected via a scavenging air branch line 42 to a (common) scavenging air supply line 41, which in turn is connected to a scavenging air source 40 (external to the thermoreactor 11).
  • the scavenging air supply line 41 and the scavenging air branch lines 42 together form a scavenging air line within the meaning of the invention.
  • the purge air source 40 provides a clean gas such as (filtered and / or preheated) ambient air or fresh air, which the antechambers 16 for purging air (in particular remaining uncleaned exhaust air) from the antechamber 16 and the respective regenerator 14 into the combustion chamber 12 can be forwarded.
  • the scavenging air system also has at least one scavenging air fan 43 in the scavenging air supply line 41 for conveying the scavenging air from the scavenging air source 40 to the antechamber
  • the purge air system can also use part of the clean gas as purge air.
  • the purge air system can also have a further purge air supply line 4T for this purpose, via which the purge air branch lines 42 are connected to the clean gas discharge line 30 (as a purge air source within the meaning of the invention) and in which another purge air fan 43 'is provided for conveying clean gas as purge air to the pre-chambers 16.
  • a branch line (not shown) is provided, via which the clean gas can be diverted from the clean gas discharge line 30 into the purge air source 40, in order then to be fed to the respective antechambers via the purge air line 41, 42.
  • the functional cycle is indicated in FIG. 1 by the exhaust air flow 50, the clean gas flow 51 and the purge air flow 52.
  • the exhaust air valve 23 is open and the clean gas valve 32 is closed and the purge air inlet blocked (first operating state for the exhaust air introduction phase)
  • the middle regenerator 14 the exhaust air valve 23 and the clean gas valve 32 closed and the purge air inlet in operation (second operating state for the purge phase)
  • the right regenerator 14 the exhaust air valve 23 closed and the clean gas valve 32 opened and the purge air inlet blocked (third operating state for the clean gas discharge phase).
  • the exhaust air to be cleaned is preheated by the left regenerator 14 in the exhaust air introduction phase and passed into the combustion chamber 12 (exhaust air flow 50), then cleaned in the combustion chamber 12 by oxidizing the combustible pollutants, whereupon the cleaned exhaust air is cooled by the right regenerator 14 located in the clean gas discharge phase and discharged from the thermal reactor 11 (clean gas stream 51) and conveyed to the exhaust air chimney 34.
  • a portion of the clean gas can optionally be fed to the scavenging air source 40 (not shown) or can be fed to the antechambers 16 as scavenging air via the further scavenging air supply line 4T.
  • the purge air is introduced into the central regenerator 14 in the purge phase in order to purge the uncleaned exhaust air remaining in the antechamber 16 and in the regenerator 14 after the exhaust air introduction phase (directly) into the combustion chamber 12 (purge air flow 52) and there also to be cleaned and then discharged as clean gas from the thermal reactor 11.
  • the left-hand regenerator 14 changes to the flushing phase, in which it is flushed with scavenging air
  • the cleaned middle regenerator 14 changes to the clean gas discharge phase, in which it is flowed through by the clean gas
  • the right-hand regenerator 14 changes to the exhaust air introduction phase, in which the exhaust air to be cleaned is passed through it into the combustion chamber 12.
  • the purge air system 40-46 of the exhaust air purification device 10 is designed such that the purge air from the purge air source 40 is introduced into the respective antechamber 16 of the respective regenerator 14 in a time-variable and / or locally variable manner during the flushing phase.
  • the purge air system as shown in FIG. 1, in this exemplary embodiment has a purge air introduction device 45 on each of the antechambers 16 of the regenerators 14 for the special introduction of the purge air into the respective antechamber 16.
  • the purge air system can also have at least one pulse generator 44 in the purge air supply line 41 for this purpose, depending on the embodiment.
  • FIGS. 2 and 3 a first embodiment of a scavenging air system with a time-variable introduction of scavenging air into the antechambers of the Regenerators explained in more detail, with FIGS. 2A and 3A each illustrating a conventional purge air system to compare the mode of operation and FIGS. 2B and 3B each illustrating a purge air system according to the invention.
  • 2A and 2B show an embodiment variant for a thermoreactor 11 with air control by means of internal horizontally operated poppet valves as exhaust air valve 23 and clean gas valve 32.
  • thermoreactor 11 with air control by means of external swivel flaps as an exhaust air valve 23 and pure gas valve 32.
  • the volume to be flushed is significantly larger and there are more corner areas that are difficult to reach by the flushing air. as illustrated in Figure 3A.
  • propulsion jet nozzles 38 can additionally be used in particularly problematic corner areas of the antechamber 16.
  • the time-variable introduction of scavenging air to achieve the advantages illustrated in FIGS. 2B and 3B can be achieved, for example, by inserting at least one pulse generator 44 in scavenging air supply line 41 or a pulse generator 44 'in scavenging air supply line 4T.
  • the pulse generator 44, 44 'can be arranged directly in the scavenging air supply line 41, 4T, as shown in FIG. 4A.
  • the pulse generator 44, 44 'can also be arranged in a pulse bypass line 46 next to the scavenging air supply line 41, 4T, as shown in FIG. 4B, whereby the level of the scavenging air flow rate can be increased.
  • the time-variable introduction of scavenging air can also be achieved by one or more of the following measures: Temporal variation of the scavenging air flow rate generated by the scavenging air fan 43 in the scavenging air supply line 41, for example by varying the rotation frequency of the purge air blower 43, for example by means of a frequency converter; Temporal variation of the scavenging air flow rate from the scavenging air line 41, 42 into the respective antechamber 16 by means of pulse generators 44 in the scavenging air inlet devices 45 (as a variation device within the meaning of the invention);
  • a throttle element e.g. control valve, flap, or the like
  • a locking mechanism e.g. solenoid valve, flap, or the like
  • an external control signal is used for the controlled or regulated commissioning and / or operation of the scavenging air system, in particular the scavenging air blower 43 or its frequency converter and / or the throttle element and / or the locking mechanism in the scavenging air inlet device 45.
  • the control signal is preferably used to operate the purge air system in an efficiency-optimized manner, in particular to operate it in an energy-optimized manner.
  • an energy-consuming element or an energy-consuming component of the purge air system can only be activated when necessary and / or in a targeted manner.
  • FIGS. 5 and 6 two design variants of a second exemplary embodiment of a scavenging air system with a locally variable introduction of scavenging air into the antechamber of the regenerator will now be explained in more detail.
  • the scavenging air inlet device 45 contains, in addition to the inlet 60 for introducing the scavenging air into the antechamber 16 of the regenerator 14, one or more downstream disruptive bodies 61 (as a variation device within the meaning of the invention) within the antechamber 16 for influencing the Purge air flow.
  • the disruptive bodies 61 can be stationary or preferably (partially) dynamic (e.g. movable, movable, in particular drivable, movable and / or variable and / or by pressure- or volume-flow-induced rotor elements, movable wing or guide elements, etc.) relative to the prechamber 16. be designed or positioned.
  • the scavenging air distribution into the antechamber 16 can be adapted to the chamber geometry. If the introduction of scavenging air into the antechamber 16 is also variable over time, a discontinuous supply of scavenging air can be achieved across the cross section of the antechamber 16.
  • the scavenging air inlet device 45 contains, in addition to the inlet 60 for introducing the scavenging air into the antechamber 16 of the regenerator 14, a disruptive body 62 (as a variation device within the meaning of the invention) in the form of a floor of the antechamber that is at least partially designed as a guide element 16 or a correspondingly modified base element of the antechamber 16.
  • the inlet 60 can preferably be provided with a flat nozzle 63.
  • the scavenging air distribution in the front chamber 16 can also be adapted to the chamber geometry. If the purge air is also introduced into the antechamber 16 in a variable manner over time, a discontinuous supply of purge air can be achieved across the cross section of the antechamber 16.
  • FIG. 7 shows a third exemplary embodiment of a scavenging air system with locally variable scavenging air introduction into the antechamber 16 of the regenerator 14.
  • the inlet 60 of the scavenging air introduction device 45 is additionally provided with a swirl nozzle 64 (as a variation device within the meaning of the invention).
  • the swirl nozzle 64 similar to the disruptive body 61, 62 in the second exemplary embodiment, adjusts the scavenging air distribution in the antechamber 16 to the chamber geometry.
  • the flushing air can preferably also be introduced into the antechamber 16 in a time-variable manner.
  • FIG. 8 shows a fourth embodiment of a scavenging air system with a locally variable introduction of scavenging air into the antechamber 16 of the regenerator 14.
  • the multiple inlets 60 are spatially spaced from one another and are preferably also aligned differently.
  • the inlets 60 can with simple Nozzles, flat nozzles, swirl nozzles, etc. must be provided.
  • the flushing air is preferably introduced in a time-variable manner, in that the plurality of inlets 60 are supplied with flushing air alternately or at least only partially in a temporally overlapping manner.
  • a duct regulator 65 is additionally provided in the scavenging air introduction device 45, which has, for example, one or more multi-way valves, multi-way flaps, fluidic switches or the like. Preferred fluidic switches are flat so that they can be attached in or on the partition wall of the antechamber 16.
  • FIGS. 9 and 10 two design variants of a fifth exemplary embodiment of a scavenging air system with a spatially variable introduction of scavenging air into the antechamber of the regenerator will now be explained in more detail.
  • the scavenging air introduction device 45 contains in addition to the inlet 60 for introducing the scavenging air into the antechamber 16 of the
  • Regenerator 14 has a single-channel injector lance 66 (as a variation device within the meaning of the invention).
  • the injector lance 66 has a multiplicity of openings which are distributed non-uniformly along its longitudinal direction and along its circumferential direction, so that the scavenging air is distributed into the entire antechamber 16 and adapted to the chamber geometry.
  • the injector lance is preferably designed to taper in its axial direction starting from the inlet 60 or is designed with a tapering axial channel. In this exemplary embodiment, too, the introduction of the scavenging air into the antechamber 16 can also take place in a variable manner over time.
  • FIG. 1 the second embodiment variant of FIG.
  • the scavenging air introduction device 45 contains, in addition to the inlet 60 for introducing the scavenging air into the antechamber 16 of the regenerator 14, a two-channel injector lance 67 (as a variation device within the meaning of the invention), that is, the injector lance 67 contains compared to the first embodiment variant of FIG. 9, two (or even more) separate axial injector channels next to one another.
  • Both injector channels have a large number of openings which are distributed non-uniformly along their longitudinal direction and along their circumferential direction, so that the scavenging air can be distributed into the entire prechamber 16 and adapted to the chamber geometry.
  • Both injector channels are also preferably designed to taper in their axial direction starting from inlet 60.
  • each of the injector channels of the injector lance 67 is connected to its own inlet 60 and the scavenging air introduction device 45 preferably additionally contains a channel regulator 65, Via which the plurality of inlets 60 and thus the plurality of injector channels are supplied with scavenging air alternately or at least only partially overlapping in time.
  • the channel regulator 65 has, for example - depending on the number of injector channels - one or more multi-way valves, multi-way flaps, fluidic switches or the like.
  • the scavenging air introduction device 45 is provided with a fluidic oscillator 68 (as a variation device within the meaning of the invention). If the fluidic oscillator has several oscillation nozzles for introducing the scavenging air, these can optionally be switchable (e.g. with an upstream multi-way valve or fluidic switch) and / or with different nozzle properties (e.g. oscillation properties, alignment, flow rate, etc.).
  • the fluidic oscillator 68 can bring about an efficient adaptation of the scavenging air distribution into the antechamber 16 to the chamber geometry.
  • the scavenging air introduction device 45 can also have a number of fluidic oscillators cascaded.
  • a fluidic oscillator causes a locally variable introduction of the scavenging air due to a Coanda effect on the scavenging air jet introduced into its main chamber.
  • the first to sixth exemplary embodiments can be combined with one another once or several times in any way.
  • all embodiments of the variation over time of the scavenging air introduction can be combined with all embodiments of the local variation of the scavenging air introduction.
  • Fig. 12 shows, by way of example, three types of Air control of the thermoreactor, with which the purge air system of the invention can be combined in an advantageous manner.
  • Partial figure 12A illustrates the principle of air control by means of vertically aligned, horizontally operated poppet valves for exhaust air valve 23 and clean gas valve 32
  • Such an air control system with horizontally operated poppet valves is described in detail, for example, in EP 1 312 861 B1.
  • the scavenging air introduction device 45 is connected directly to the antechamber 16 in a horizontal or inclined direction.
  • This air control system corresponds to that which is also shown in the exemplary embodiments in FIGS. 2, 5-11.
  • the thermal reactor contains three or more regenerators 14 equipped with this air control system in order to be able to perform the three operating phases alternately on the regenerators 14.
  • Partial figure 12B illustrates the principle of air control by means of horizontally aligned, vertically operated poppet valves for the exhaust air valve 23 and the clean gas valve 32.
  • the poppet valves 23, 32 open / close the connection of the respective exhaust air line 22 or the respective clean gas line 31 to the antechamber 16.
  • the scavenging air inlet Device 45 is connected directly to antechamber 16 in a horizontal or inclined direction.
  • the thermoreactor contains three or more regenerators 14 equipped with this air control system in order to be able to alternately carry out the three operating phases on the regenerators 14.
  • Partial figure 12C illustrates the principle of air control by means of a rotary valve 25.
  • the rotary valve 25 has a valve housing 251 to which the exhaust air supply line 21 and the clean gas discharge line 30 are connected and in which a rotary valve 252 is arranged.
  • the scavenging air introduction device 45 in particular a pulse generator 44, 44 ′, can be integrated directly into the rotary slide valve 252 or attached to the rotary slide valve 252.
  • the rotary slide 252 of the rotary valve 25 has separate passage segments and rotates about a vertical axis in order to alternately connect the various air lines 21, 30, 41 to different zones in the regenerator 14 via the passage segments.
  • the thermoreactor contains only one regenerator 14 equipped with this air control system, the three operating phases being carried out alternately in the different regenerator zones.

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Abstract

Eine RNV-Anlage enthält eine thermische Abluftreinigungsvorrichtung (10), die einen Thermoreaktor (11) mit wenigstens einer Brennkammer (12) zum thermischen Reinigen einer zu reinigenden Abluft und wenigstens einem Regenerator (14), durch den die zu reinigende Abluft der Brennkammer (12) zugeführt wird oder ein gereinigtes Reingas aus der Brennkammer (12) abgeführt wird, wobei der Regenerator (14) auf seiner der Brennkammer abgewandten Seite mit einer Vorkammer (16) versehen oder verbunden ist, aufweist. Zur besseren Reduzierung des Schadstoffgehalts im Reingas weist die Abluftreinigungsvorrichtung ferner ein Spülluftsystem (40-46) auf, das während einer Spülphase eine Spülluft aus einer Spülluftquelle (40, 30) in einer zeitlich variablen und/oder lokal variablen Weise in die Vorkammer (12) einleitet, um Luft aus der Vorkammer (16) und dem Regenerator (14) in die Brennkammer zu spülen.

Description

THERMISCHE ABLUFTREINIGUNGSVORRICHTUNG Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermische Abluftreinigungsvorrichtung, insbesondere eine regenerative thermische Nachverbrennungsvorrichtung bzw. thermische Nachverbrennungsvorrichtung mit regenerativer Abluftvorwärmung (RNV).
RNV-Anlagen enthalten üblicherweise einen Thermoreaktor zur regenerativen thermischen Oxidation zum Reinigen einer organische Schadstoffe (VOC, Volatile
Organic Compounds) und/oder andere thermisch-oxidierbare Schadstoffe enthaltenden Abluft (auch zu bezeichnen als Abgas oder Rohgas), um den Schadstoffgehalt in der Abluft so weit wie möglich bzw. so weit wie notwendig zu reduzieren, damit er die gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte nicht überschreitet und die so gereinigte Abluft in die Atmosphäre abgegeben werden kann. In RNV-Anlagen enthält der Thermoreaktor neben einer Brennkammer zum Oxidieren der organischen Schadstoffe bei Tempera turen von zum Beispiel etwa 850°C auch Regeneratoren, die wechselweise von der kalten zu reinigenden Abluft und der heißen gereinigten Abluft (Reingas) durchströmt werden und die bei der Oxidation entstandene Wärme aus dem Reingas zwischen- speichern und zur Vorwärmung der zu reinigenden Abluft wiederverwenden. Eine solche Abluftreinigungsvorrichtung ist zum Beispiel in der DE 102015205 516 A1 und der EP 1 312 861 B1 beschrieben.
Um zu verhindern, dass ein Regenerator und dessen Vorkammer (falls vorhanden) nach einer Abluftzuleitphase bzw. Abluftvorwärmphase, während der einem vor Beginn einer Abluftzufuhr vorgewärmten Regenerator Abluft zwecks Vorerwärmung aus der Abluft leitung zugeführt wurde, noch ungereinigte Abluft enthalten, die in einer nächsten bzw. nachfolgenden Reingasableitphase, während der Reingas aus der Brennkammer über einen Regenerator zwecks Wärmeeinspeicherung in die Reingasleitung geleitet wird, das Reingas aus der Brennkammer wieder kontaminieren würde, wird zwischen diesen beiden Betriebsphasen bekanntlich noch eine Spülphase zwischengeschaltet, in der die Vorkammer und der Regenerator von einer sauberen Spülluft durchströmt werden, um die dort verbliebene Abluft in die Brennkammer zu spülen. Auf diese Weise kann der Schadstoffgehalt im Reingas weiter reduziert werden, da die gereinigte Abluft dann durch einen saubereren Regenerator und eine sauberere Vorkammer strömt. Um diese drei Betriebsphasen durchführen zu können, enthalten die Abluftreinigungsvorrichtungen in der Regel wenigstens drei Regeneratoren oder Regeneratorzonen. Ein solches Spül system ist zum Beispiel in der DE 102006034032 B4 offenbart.
Die herkömmlichen Spülsysteme sind sehr einfach aufgebaut und enthalten in der Regel nur ein Spülluftgebläse zum Zuleiten der Spülluft von einer Spülluftquelle zum Regenerator und eine Klappe zum Öffnen oder Verschließen der Spülluftzuleitung entsprechend der Betriebsphase. Um geringere Schadstoffanteile im Reingas zu erzielen, können bei solchen herkömmlichen Spülsystemen der Spülluftstrom erhöht und/oder die Spüldauer verlängert werden, was allerdings einen höheren Energiebedarf und/oder eine Vergrößerung der Wärmespeichermasse im Regenerator zur Folge hat, weshalb bei herkömmlichen Abluftreinigungsvorrichtungen zumeist angestrebt wird, mit möglichst wenig Spülluft auszukommen, sodass in der Regel nur eine begrenzte Reduzierung des Schadstoffgehalts im Reingas möglich ist. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Spülsystem für eine thermische Abluftreinigungsvorrichtung zu schaffen, mit der eine stärkere Reduzierung des Schadstoffgehalts im Reingas möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die thermische Abluftreinigungsvorrichtung weist einen Thermoreaktor mit wenigstens einer Brennkammer zum thermischen Reinigen einer zu reinigenden Abluft und wenigstens einem Regenerator, durch den in einer Betriebsphase die zu reinigende Abluft der Brennkammer zugeführt wird und in einer anderen Betriebsphase ein gereinigtes Reingas aus der Brennkammer abgeführt wird, auf. Gemäß der Erfindung weist die thermische Abluftreinigungsvorrichtung außerdem ein Spülluftsystem auf, das eine Spülluftleitung zum Verbinden des Thermoreaktors mit einer Spülluftquelle (insbesondere extern zum Thermoreaktor) aufweist und ausgestaltet ist, um während einer Spülphase eine Spülluft (aus der Spülluftleitung) in einer zeitlich variablen und/oder lokal variablen Weise in den Thermoreaktor einzuleiten, um Luft, insbesondere von mit Rohgas belasteter Luft, aus dem Regenerator in die Brennkammer, insbesondere direkt in die Brennkammer, zu spülen. Vorzugsweise ist der Regenerator auf seiner der Brennkammer abgewandten Seite mit einer Vorkammer versehen oder verbunden, über die je nach Betriebsphase die zu reinigende Abluft in den Regenerator geleitet wird oder das gereinigte Reingas aus dem Regenerator ausgeleitet wird. In diesem Fall ist die Spülluftleitung mit dieser Vorkammer verbunden und ist das Spülluftsystem ausgestaltet, um die Spülluft während einer Spül phase in einer zeitlich variablen und/oder lokal variablen Weise aus der Spülluftleitung in die Vorkammer einzuleiten, um Luft, insbesondere mit Rohgas belastete Luft, aus der Vorkammer und dem Regenerator in die Brennkammer zu spülen. In diesem Zusammenhang wird unter einer Vorkammer insbesondere und bevorzugt ein zumindest teilweise eingehauster Raum verstanden, der auf einer der Brennkammer abgewandten Seite zumindest eines Regenerators angeordnet ist, mit der Abluftzuleitung und der Reingasableitung fluidleitend verbunden ist und mittels Fluidsteuerelementen (beispiels weise Ventilen, Klappen oder dergleichen) von diesen Leitungen trennbar ist. Im Rahmen der Erfindung verfügt eine Vorkammer außerdem bevorzugt über mindestens einen Einlass für Spülluft.
Im Rahmen der Erfindung sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Regenerator mit keiner solchen Vorkammer versehen oder verbunden ist. In diesem Fall ist die Spülluftleitung mit dem Regenerator verbunden und ist das Spülluftsystem ausge- staltet, um die Spülluft während einer Spülphase in einer zeitlich variablen und/oder lokal variablen Weise aus der Spülluftleitung in den Regenerator einzuleiten, um Luft, ins besondere mit Rohgas belastete Luft, aus dem Regenerator in die Brennkammer zu spülen. Unter einer zeitlich variablen und/oder lokal variablen Weise der Spüllufteinleitung in den Thermoreaktor (d.h. in den Regenerator oder, falls vorhanden, in die Vorkammer) soll dabei insbesondere verstanden werden, die Spülluft während der Spülphase oder während mindestens 50%, mindestens 40%, mindestens 30% oder mindestens 20% einer Dauer der Spülphase: - mit einem zeitlich variierenden Volumenstrom, Massenstrom und/oder Druckprofil einzubringen oder einzuleiten; und/oder mit einer zeitlich variierenden Eindüsungs- oder Einleitungsrichtung bezogen auf die Vorkammer bzw. den Regenerator einzubringen oder einzuleiten; und/oder räumlich verteilt bzw. beabstandet bezogen auf die Vorkammer bzw. den Regenerator einzubringen oder einzuleiten. Durch das zeitlich variable und/oder lokal variable Einleiten der Spülluft in die Vor kammer bzw. den Regenerator kann die im Regenerator und, falls vorhanden, in der Vorkammer verbliebene Abluft effektiver in die Brennkammer gespült werden, sodass niedrigere Schadstoffanteile im Reingas erzielt werden können. Für diese effektivere Spülung ist keine Vergrößerung der Wärmespeichermasse im Regenerator notwendig und diese effektivere Spülung erfordert allenfalls einen geringfügig höheren Energie bedarf. Dies resultiert insbesondere daraus, dass mit dem erfindungsgemäßen Spülluft system keine stark erhöhte Spülluftmenge eingesetzt werden muss, um den Schadstoff anteil im Reingas weiter zu reduzieren. Außerdem ist das zeitlich variable und/oder lokal variable Einleiten der Spülluft in die Vorkammer bzw. den Regenerator in zahlreichen Ausführungsformen auf einfache und kostengünstige Weise realisierbar.
Neben dem Spülluftsystem weist die Abluftreinigungsvorrichtung vorzugsweise ferner wenigstens eine Abluftleitung zum Zuführen der zu reinigenden Abluft in den Thermo- reaktor (d.h. in den Regenerator oder, falls vorhanden, in die Vorkammer) und wenigstens eine Reingasleitung zum Abführen des gereinigten Reingases aus dem Thermoreaktor (d.h. aus dem Regenerator oder, falls vorhanden, aus der Vorkammer) auf, wobei in der wenigstens einen Abluftleitung ein Abluftventil zum Öffnen oder Schließen der Abluftleitung angeordnet ist und in der wenigstens einen Reingasleitung ein Reingasventil zum Öffnen oder Schließen der Reingasleitung angeordnet ist. In der einen Betriebsphase (Abluftzuleitphase) zum Zuführen der zu reinigenden Abluft durch den Regenerator in die Brennkammer ist das Abluftventil (und damit die Abluftleitung) geöffnet und ist das Reingasventil (und damit die Reingasleitung) geschlossen. In der anderen Betriebsphase (Reingasableitphase) zum Abführen des gereinigten Reingases durch den Regenerator aus der Brennkammer ist das Abluftventil (und damit die Abluft leitung) geschlossen und ist das Reingasventil (und damit die Reingasleitung) geöffnet. In der Spülphase zum Spülen von Luft aus dem Regenerator in die Brennkammer sind das Abluftventil und das Reingasventil (und damit die Abluftleitung und die Reingas leitung) beide geschlossen. Im Fall von mehreren Regeneratoren oder Regenerator- zonen, wie später erläutert, beziehen sich diese Betriebsphasen, Leitungen und Ventile jeweils auf die einzelnen Regeneratoren bzw. Regeneratorzonen. D.h. zum Beispiel bei mehreren Regeneratoren können diese jeweils individuell mit einer der möglichen Betriebsphasen betrieben werden, wobei bei demjenigen Regenerator, der in der Spülphase ist, die zugeordneten Reingas- und die Abluftleitungen beide geschlossen sind und die Spüllufteinleitung aus der zugeordneten Spülluftleitung in Betrieb ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Spülwirkung in den herkömmlichen Abluftreinigungsvorrichtungen mit herkömmlichen Spülluftsystemen auch begrenzt wird durch eine mangelhafte Einleitung der Spülluft, was in einer schlechten Verteil- und Mischwirkung resultiert, durch verwinkelte Konstruktionen mit Stagnationsgebieten / Totluftgebieten im Regenerator, die durch die Spülluft nicht oder nur eingeschränkt erreicht werden, und durch stationäre Abluftwirbel, in denen kein Stofftransport statt findet. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene zeitlich variable und/oder lokal variable Einleiten der Spülluft kann hingegen die Spülluft besser in die Vorkammer bzw. den Regenerator einleiten, stationäre Wirbel vermeiden und Stagnationsgebiete in der Vorkammer und/oder im Regenerator auflösen. Zum Beispiel lassen sich stationäre
Wirbel einfach vermeiden, indem die Spülluft instationär eingeleitet wird, d.h. anstatt mit einem konstanten Volumenstrom und einer vorgegebenen Strömungsrichtung als zeitlich stark schwankender oder intermittierender Luftstrom eingeleitet und/oder am Eintritt in die Vorkammer bzw. den Regenerator örtlich verteilt wird. Zum Beispiel können Stagnationsgebiete aufgelöst werden, indem die Spülluft lokal variabel eingeleitet wird, um die Spülluft auch gezielt in die Stagnationsgebiete einzubringen, und/oder indem die Spülluft pulsierend eingeleitet wird, um einen Treibstrahl zu erzeugen, der die Abluft in den Stagnationsgebieten in Bewegung versetzt. Zum Beispiel kann das Einleiten und Verteilen der Spülluft durch lokal variables Einleiten verbessert werden, in dem die Spülluft in mehreren Richtungen beispielsweise über Düsen eingeleitet wird.
Die Erfindung ist grundsätzlich für beliebige Arten von RNV-Anlagen anwendbar. Die Erfindung ist insbesondere in Kombination mit Thermoreaktoren mit einer Luftsteuerung mittels horizontal oder vertikal betriebenen Tellerventilen, vertikal oder horizontal oder schräg angeordneten Tellerventilen, Schwenkklappen, Blendenvorrichtungen oder
Rotationsventilvorrichtungen anwendbar. Die Erfindung ist auch bei bereits bestehenden RNV-Anlagen anwendbar, da der Thermoreaktor nicht modifiziert werden muss, sondern nur das erfindungsgemäße Spülluftsystem hinzugefügt werden muss. Die Thermoreaktoren der erfindungsgemäßen Abluftreinigungsvorrichtung haben wenigstens einen Regenerator. Vorzugsweise haben die Thermoreaktoren drei oder mehr separate Regeneratoren oder einen Regenerator mit drei oder mehr separaten Regeneratorzonen. Im Fall von drei oder mehr separaten Regeneratoren sind vorzugs weise alle Regeneratoren mit einer gemeinsamen Brennkammer verbunden und vorzugsweise auch jeweils mit einer eigenen Vorkammer versehen oder verbunden, wobei die Vorkammern aller Regeneratoren bzw. alle Regeneratoren jeweils über eine eigene Spülluftzweigleitung mit einer gemeinsamen Spülluftzuführleitung zur Spülluft quelle verbunden sind, und vorzugsweise auch jeweils über eine eigene Abluftzweig leitung und eine eigene Reingaszweigleitung mit einer gemeinsamen Abluftzuführleitung bzw. einer gemeinsamen Reingasabführleitung verbunden sind. Im Fall eines einzelnen Regenerators mit drei oder mehr separaten Regeneratorzonen sind vorzugsweise alle Regeneratorzonen mit einer gemeinsamen Brennkammer verbunden und die Luft steuerung für Abluft, Reingas und Spülluft erfolgt vorzugsweise über ein gemeinsames Rotationsventil, wobei das Rotationsventil in unterschiedliche Zonen für Abluft, Reingas und Spülluft unterteilt ist, die mit einer Abluftzuführleitung, einer Reingasabführleitung bzw. einer Spülluftzuführleitung gekoppelt sind. Die beiden genannten Varianten des Thermoreaktors können wahlweise auch miteinander kombiniert werden. Die Erfindung ist nicht auf spezielle Arten von Regeneratoren bzw. deren Wärmespeichersystemen beschränkt.
Die Spülluft (wahlweise auch als Spülgas benennbar) ist ein(e) möglichst saubere(s) Luft / Gas / Gasgemisch und kann zum Beispiel Umgebungsluft bzw. Frischluft (bevorzugt gefiltert und/oder vorgewärmt) und/oder einen Teil des aus dem Thermoreaktor abge leiteten Reingases (z.B. nach der Ausleitung über den Regenerator aus einer Reingas abführleitung) enthalten. Falls Reingas als Spülluft verwendet wird, kann die Reingas abführleitung eine Spülluftquelle im Sinne der Erfindung bilden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Spülluftsystem in der Spülluftleitung wenigstens eine Komponente auf, die ausgewählt ist aus (i) einem oder mehreren Pulsgeneratoren zum Pulsieren der aus der Spülluftquelle in die Vorkammer oder den Regenerator einzuleitenden Spülluft und (ii) einem Spülluftgebläse mit einer Steuerung zum Variieren der Spülluftförderrate des Spülluftgebläses. Mit dieser Ausgestaltung wird eine zeitlich variable Zufuhr der Spülluft in Form eines pulsierenden Spülluftstroms und/oder mit einer variablen Spülluftströmungsrate zum Thermoreaktor und damit auch eine zeitlich variable Spüllufteinleitung in die Vorkammer bzw. den Regenerator erzielt. Die Pulsgeneratoren können zum Beispiel direkt in der Spülluftleitung oder in einer Bypassleitung zur Spülluftleitung eingesetzt werden. Das Spülluftgebläse kann zum Beispiel mit einer Drehfrequenzregelung (z.B. mittels eines Frequenzumrichters) ver sehen sein. Im Fall eines Thermoreaktors mit mehreren Regeneratoren, bei dem die Vorkammern bzw. die Regeneratoren jeweils über eine Spülluftzweigleitung und eine gemeinsame Spülluftzuführleitung mit der Spülluftquelle verbunden sind, können die Pulsgeneratoren in der Spülluftzuführleitung und/oder den Spülluftzweigleitungen vorgesehen sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Spülluftsystem eine Spüllufteinleit- Vorrichtung zwischen der Spülluftleitung und dem Thermoreaktor auf, die wenigstens einen Einlass zum Einleiten der Spülluft von der Spülluftleitung in die Vorkammer bzw. den Regenerator und wenigstens eine Variationsvorrichtung zum Variieren des durch den wenigstens einen Einlass eingeleiteten Spülluftstroms aufweist. Im Fall eines Thermoreaktors mit mehreren Regeneratoren, bei dem die Vorkammern bzw. die Regeneratoren jeweils über eine Spülluftzweigleitung und eine gemeinsame Spülluft zuführleitung mit der Spülluftquelle verbunden sind, weist das Spülluftsystem vorzugs weise mehrere Spüllufteinleitvorrichtungen auf, die jeweils zwischen einer Spülluftzweig leitung und der jeweiligen Vorkammer bzw. dem jeweiligen Regenerator vorgesehen sind. Im Fall eines Thermoreaktors mit einem Regenerator mit mehreren Regenerator- zonen weist das Spülluftsystem vorzugsweise eine einzelne Spüllufteinleitvorrichtung auf, die zwischen der Spülluftzuführleitung und dem Rotationsventil vorgesehen ist.
Die beiden vorgenannten Ausgestaltungen können wahlweise auch miteinander kombiniert werden. D.h. das Spülluftsystem der erfindungsgemäßen Abluftreinigungs- Vorrichtung kann auch einen oder mehrere Pulsgeneratoren in der Spülluftleitung sowie eine oder mehrere Spüllufteinleitvorrichtungen jeweils mit wenigstens einem Einlass und wenigstens einer Variationsvorrichtung zwischen der Spülluftleitung und der einen oder mehreren Vorkammern bzw. dem einen oder mehreren Regeneratoren aufweisen. In einer Ausführungsform der Erfindung weist die wenigstens eine Variationsvorrichtung wenigstens eine Komponente, die ausgewählt ist aus einem Sperrmechanismus bzw. einer Schalteinrichtung und einem Drosselorgan und einem Pulsgenerator, sowie eine Steuerung zum Ansteuern dieser wenigstens einen Komponente derart, dass die Spülluftströmungsrate zeitlich variiert wird, auf. Der Sperrmechanismus kann zum Beispiel ein Magnetventil, eine Klappe oder dergleichen aufweisen und während einer Spülphase mehrfach geöffnet und geschlossen werden. Das Drosselorgan kann zum Beispiel ein Sperrventil, eine Klappe oder dergleichen aufweisen, das/die beispielsweise mit einer Hubregelung gekoppelt ist. In einer Ausführungsform der Erfindung weist die wenigstens eine Variationsvorrichtung einen oder mehrere Störkörper zum Beeinflussen der aus dem wenigstens einen Einlass in die Vorkammer bzw. den Regenerator strömenden Spülluftströmung auf. Der Stör körper ist zum Beispiel ein nachgeordneter Störkörper, der stromab des Einlasses inner halb der Vorkammer bzw. des Regenerators positioniert ist, oder ein entsprechend aus gebildetes Bodenleitelement des Thermoreaktors. Außerdem kann der Störkörper relativ zur Vorkammer bzw. zum Regenerator stationär oder dynamisch ausgestaltet sein. Als dynamische Ausgestaltung kann der Störkörper beispielsweise beweglich, bewegbar, insbesondere antreibbar bewegbar und/oder veränderlich ausgebildet sein und/oder mindestens ein bewegliches Flügel- oder Leitelement aufweisen oder umfassen. In einer Ausführungsform der Erfindung weist die wenigstens eine Variationsvorrichtung wenigstens eine mit dem wenigstens einen Einlass verbundene Dralldüse auf. Mit einer Dralldüse kann eine Ausblasrichtung der Spülluft variiert werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die wenigstens eine Variationsvorrichtung wenigstens eine mit dem wenigstens einen Einlass verbundene Injektorlanze mit einer Vielzahl von Öffnungen, die entlang der Längsrichtung und der Umfangsrichtung der Injektorlanze uneinheitlich verteilt sind, auf. Vorzugsweise verläuft die Injektorlanze in ihrer Axialrichtung ausgehend vom Einlass verjüngend, um die lokale Variation der Spüllufteinleitung zu verstärken. In einer Ausführungsvariante dieser Ausführungsform ist die Injektorlanze als einkanalige Injektorlanze ausgebildet. In einer anderen
Ausführungsvariante dieser Ausführungsform weist die Injektorlanze wenigstens zwei separate Injektorkanäle auf, die in axialer Richtung der Injektorlanze nebeneinander verlaufen. In dieser zweiten Variante weist die Variationsvorrichtung vorzugsweise ferner einen Kanalregler zum zeitlich abwechselnden oder zeitlich nur teilweise überlappenden Versorgen der wenigstens zwei Injektorkanäle mit Spülluft auf. Der Kanalregler weist zum Beispiel ein Mehrwegeventil oder einen fluidischen Schalter auf.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die wenigstens eine Variationsvorrichtung wenigstens einen fluidischen Oszillator auf.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Spüllufteinleitvorrichtung mehrere Einlässe auf, die zueinander beabstandet und/oder unterschiedlich ausgerichtet sind. In dieser Ausführungsform weist die wenigstens eine Variationsvorrichtung vorzugsweise einen Kanalregler zum zeitlich abwechselnden oder zeitlich nur teilweise überlappenden Versorgen der mehreren Einlässe mit Spülluft auf. Der Kanalregler weist zum Beispiel ein Mehrwegeventil oder einen fluidischen Schalter auf. Die vorgenannten Ausführungsformen mit unterschiedlichen Merkmalen der Variations vorrichtung können außerdem zur Bildung weiterer Ausführungsformen der Erfindung in beliebiger Weise einfach oder mehrfach miteinander kombiniert werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betreiben einer thermischen Abluftreinigungsvorrichtung mit einem Thermoreaktor mit wenigstens einer Brenn kammer zum thermischen Reinigen einer zu reinigenden Abluft und wenigstens einem Regenerator, durch den in einer Betriebsphase die zu reinigende Abluft der Brenn- kammer zugeführt wird und in einer anderen Betriebsphase ein gereinigtes Reingas aus der Brennkammer abgeführt wird. Der Regenerator ist vorzugsweise auf seiner der Brennkammer abgewandten Seite mit einer Vorkammer versehen oder verbunden, über die je nach Betriebsphase die zu reinigende Abluft in den Regenerator geleitet wird und das gereinigte Reingas aus dem Regenerator ausgeleitet wird. Das Verfahren weist die folgenden Betriebsphasen auf: eine Abluftzuleitphase, in der eine zu reinigende Abluft in die Vorkammer bzw. den Regenerator eingeleitet wird, um einen Abluftstrom durch den Regenerator in die Brennkammer zu erzeugen; eine Reingasableitphase, in der ein gereinigtes Reingas aus der Vorkammer bzw. dem Regenerator abgeleitet wird, um einen Reingasstrom aus der Brennkammer durch den Regenerator zu erzeugen; und eine Spülphase, in der eine Spülluft in die Vorkammer bzw. den Regenerator eingeleitet wird, um einen Spülluftstrom zum Spülen von Luft aus dem Regenerator und, falls vorhanden, auch aus der Vorkammer in die Brennkammer, insbesondere direkt in die Brennkammer, zu erzeugen, wobei gemäß der Erfindung die Spülluft während der Spülphase in einer zeitlich variablen und/oder lokal variablen Weise in den Thermo- reaktor eingeleitet wird (insbesondere aus einer Spülluftleitung, die den Thermoreaktor mit einer Spülluftquelle, insbesondere einer Spülluftquelle extern zum Thermoreaktor, verbindet).
Mit diesem Verfahren können die gleichen Vorteile wie mit der oben beschriebenen Abluftreinigungsvorrichtung der Erfindung erzielt werden. Bezüglich Grundgedanken der Erfindung, Begriffsdefinitionen und vorteilhaften Ausgestaltungen wird ergänzend auf die obigen Ausführungen in Bezug auf die Abluftreinigungsvorrichtung der Erfindung verwiesen, die auch für das Verfahren der Erfindung gelten. Die drei Betriebsphasen beziehen sich je nach Ausführungsform des Thermoreaktors auf alle Regeneratoren oder alle Regeneratorzonen, wobei sich jeder Regenerator bzw. jede Regeneratorzone in einer anderen Betriebsphase befindet. Neben dem Spülluftsystem weist die Abluftreinigungsvorrichtung vorzugsweise ferner wenigstens eine Abluftleitung zum Zuführen der zu reinigenden Abluft in den Thermo reaktor (d.h. in den Regenerator oder, falls vorhanden, in die Vorkammer) und wenigstens eine Reingasleitung zum Abführen des gereinigten Reingases aus dem Thermoreaktor (d.h. aus dem Regenerator oder, falls vorhanden, aus der Vorkammer) auf, wobei in der wenigstens einen Abluftleitung ein Abluftventil zum Öffnen oder
Schließen der Abluftleitung angeordnet ist und in der wenigstens einen Reingasleitung ein Reingasventil zum Öffnen oder Schließen der Reingasleitung angeordnet ist. In der Abluftzuleitphase wird das Abluftventil (und damit die Abluftleitung) geöffnet und wird das Reingasventil (und damit die Reingasleitung) geschlossen. In der Reingasableitphase wird das Abluftventil (und damit die Abluftleitung) geschlossen und wird das Reingas ventil (und damit die Reingasleitung) geöffnet. In der Spülphase werden das Abluftventil und das Reingasventil (und damit die Abluftleitung und die Reingasleitung) beide geschlossen. Im Fall von mehreren Regeneratoren oder Regeneratorzonen, wie oben erläutert, beziehen sich diese Betriebsphasen, Leitungen und Ventile jeweils auf die einzelnen Regeneratoren bzw. Regeneratorzonen. D.h. zum Beispiel bei mehreren
Regeneratoren können diese jeweils individuell mit einer der möglichen Betriebsphasen betrieben werden, wobei bei demjenigen Regenerator, der in der Spülphase ist, die zugeordneten Reingas- und die Abluftleitungen beide geschlossen werden und die Spülluft aus der zugeordneten Spülluftleitung eingeleitet wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Spülluftförderrate in der Spülluftleitung zeitlich variiert, indem zum Beispiel die Spülluft aus der Spülluftquelle durch einen oder mehrere Pulsgeneratoren pulsiert wird und/oder ein Spülluftgebläse zum Variieren seiner Spülluftförderrate angesteuert wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Spülluftströmungsrate der Spülluft aus der Spülluftleitung in die Vorkammer bzw. den Regenerator zeitlich variiert.
In einer Ausgestaltung der Erfindung werden eine Richtung und/oder eine Verteilung eines über wenigstens einen Einlass aus der Spülluftleitung in den Thermoreaktor eingeleiteten Spülluftstroms in und durch den Thermoreaktor zeitlich variiert. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Spülluft aus der Spülluftleitung über mehrere Einlässe in die Vorkammer bzw. den Regenerator eingeleitet, die zueinander beabstandet und/oder unterschiedlich ausgerichtet sind. In diesem Fall werden die mehreren Einlässe vorzugsweise zeitlich abwechselnd oder zeitlich nur teilweise überlappend mit Spülluft versorgt.
Die vorgenannten Ausgestaltungen des Verfahrens können als weitere Ausgestaltungen der Erfindung auch beliebig miteinander kombiniert werden.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nach folgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
Fig. 1 eine Darstellung des Aufbauprinzips einer thermischen Abluftreinigungs vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2A Schnittansichten zur Veranschaulichung einer herkömmlichen Spüllufteinleitung einer herkömmlichen Abluftreinigungsvorrichtung mit horizontal betriebenen Tellerventilen;
Fig. 2B Schnittansichten zur Veranschaulichung der Spüllufteinleitung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Abluftreinigungsvorrichtung mit horizontal betriebenen Tellerventilen;
Fig. 3A Schnittansichten zur Veranschaulichung einer herkömmlichen Spüllufteinleitung einer herkömmlichen Abluftreinigungsvorrichtung mit Schwenkklappen;
Fig. 3B Schnittansichten zur Veranschaulichung der Spüllufteinleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Abluftreinigungsvorrichtung mit Schwenkklappen;
Fig. 4A und B zwei Ausführungsvarianten eines Pulsgenerators für eine Spülluft einleitung von Fig. 2B oder Fig. 3B;
Fig. 5 Schnittansichten zur Veranschaulichung einer Spüllufteinleitvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsvariante eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 6 Schnittansichten zur Veranschaulichung einer Spüllufteinleitvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 7 Schnittansichten zur Veranschaulichung einer Spüllufteinleitvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 8 Schnittansichten zur Veranschaulichung einer Spüllufteinleitvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 9 Schnittansichten zur Veranschaulichung einer Spüllufteinleitvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsvariante eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 10 Schnittansichten zur Veranschaulichung einer Spüllufteinleitvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 11 Schnittansichten zur Veranschaulichung einer Spüllufteinleitvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 12 Prinzipskizzen zur Veranschaulichung verschiedener Arten der Luftsteuerung von RNV-Anlagen, bei denen die Erfindung vorzugsweise eingesetzt werden kann, wobei in den Figuren 2A, 2B, 3A, 3B und 5 bis 11 die oberen Teilfiguren jeweils eine Seitenquerschnittsansicht des Regenerators und seiner Vorkammer mit der Spüllufteinleitvorrichtung in horizontaler Blickrichtung zeigen und die unteren Teilfiguren jeweils eine Bodenquerschnittsansicht der Vorkammer mit der Spüllufteinleitvorrichtung in vertikaler Blickrichtung zeigen.
In Fig. 1 ist beispielhaft der prinzipielle Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer thermischen Abluftreinigungsvorrichtung dargestellt. Die thermische Abluftreinigungsvorrichtung 10 enthält einen Thermoreaktor 11 zur regenerativen thermischen Oxidation (RTO) von brennbaren Schadstoffen in einer Abluft (auch zu bezeichnen als Abgas oder Rohgas). Der Thermoreaktor 11 weist eine Brenn kammer 12 und in diesem Ausführungsbeispiel wenigstens drei unterhalb der Brenn kammer 12 angeordnete Regeneratoren 14, die jeweils eine mit einer Wärmespeicher- masse befüllte Wärmespeichermassenkammer umfassen und in die Brennkammer 12 münden., In diesem Ausführungsbeispiel weist der Thermoreaktor 11 auch unterhalb der Regeneratoren 14 angeordnete Vorkammern 16 auf. In die Brennkammer 12 des Thermoreaktors 11 ragt ein Brenner 18, dem über eine Gaszufuhr 19 Brennstoff / Brenngas 19a und (Verbrennungs-)Luft 19b zugeführt werden. Der Brenner 18 dient dem Verbrennen der in der zu reinigenden Abluft enthaltenen Schadstoffe (z.B. Ethanol, Ethylacetat, Isopropanol, Methan, etc.). Die Temperatur in der Brennkammer 12 kann im Betrieb beispielsweise bis zu etwa 1.000°C betragen.
Die Vorkammern 16 zu den Regeneratoren 14 des Thermoreaktors 11 sind jeweils über eine Abluftzweigleitung 22 mit einer gemeinsamen Abluftzuführleitung 21 verbunden.
Eine Abluftquelle 20, zum Beispiel in Form einer Abgassammel- und -mischvorrichtung speist die Abluftzuführleitung 21 mit der zu reinigenden Abluft. In jeder der Abluftzweig leitungen 22 ist ein Abluftventil 23 angeordnet, um die jeweilige Abluftzweigleitung 22 zu öffnen oder zu schließen und so je nach Betriebsphase die Einleitung der zu reinigenden Abluft in die Vorkammer des jeweiligen Regenerators 14 zu veranlassen oder zu blocken.
Weiter sind die Vorkammern 16 zu den Regeneratoren 14 des Thermoreaktors 11 jeweils über eine Reingaszweigleitung 31 mit einer Reingasabführleitung 30 verbunden. Die in der Brennkammer 12 gereinigte und in der Wärmespeicherkammer 15 des Regenerators 14 abgekühlte Abluft (Reingas) wird durch die Reingasabführleitung 30 zu einem Abluftkamin 34 abgeleitet, über den das Reingas an die Umgebung abgegeben wird. In jeder der Reingaszweigleitungen 31 ist außerdem ein Reingasventil 32 ange ordnet, um die jeweilige Reingaszweigleitung 31 zu öffnen oder zu schließen und so je nach Betriebsphase die Ableitung der gereinigten Abluft aus dem jeweiligen Regenerator 14 zu ermöglichen oder zu blocken.
Die Funktionsweise eines solchen Thermoreaktors 11 ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt, weshalb auf detailliertere Ausführungen hierzu verzichtet wird. Die in Fig. 1 veranschaulichte Abluftreinigungsvorrichtung 10 weist neben den beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Komponenten insbesondere auch zahlreiche (Regel-) Ventile, Sensoren (insbesondere Temperatursensoren) und Luftfördereinheiten auf, die der Einfachheit halber weggelassen sind. Die Positionierung und Konstruktion der Abluft ventile 23 und der Reingasventile 32 ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig und kann vom Fachmann frei gewählt werden. Außerdem können alternativ oder zusätz lich Hauptventilatoren in der Reingasabfuhr 30, 31 und/oder der Abluftzufuhr 21, 22 eingesetzt werden. Optional kann auch auf die Vorkammern 16 verzichtet werden, in welchem Fall die Luftsteuerungen dann direkt in die / aus den Regeneratoren 14 erfolgen. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Brennkammer 12 des Thermoreaktors 11 optional auch mit einer Heißgasabführleitung 36 versehen sein, über die heiße, durch thermische Oxidation gereinigte Abluft (Heißgas) am Regenerator 14 vorbeigeführt bzw. der Brenn kammer 12 vor dem Passieren eines Regenerators 14 entnommen und einer Energie- rückgewinnungseinrichtung zugeführt werden kann. Eine solche Energierück gewinnungseinrichtung ist zum Beispiel in der DE 102015205516 A1 ausführlich beschrieben. Es wird diesbezüglich vollinhaltlich auf diese Druckschrift Bezug genommen. Außerdem ist die Abluftreinigungsvorrichtung 10 mit einem Spülluftsystem 40-46 versehen. Die Vorkammern 16 zu den Regeneratoren 14 des Thermoreaktors 11 sind jeweils über eine Spülluftzweigleitung 42 mit einer (gemeinsamen) Spülluftzuführleitung 41 verbunden, die ihrerseits mit einer Spülluftquelle 40 (extern zum Thermoreaktor 11) verbunden ist. Die Spülluftzuführleitung 41 und die Spülluftzweigleitungen 42 bilden gemeinsam eine Spülluftleitung im Sinne der Erfindung. Die Spülluftquelle 40 stellt ein sauberes Gas wie z.B. (gefilterte und/oder vorgewärmte) Umgebungsluft bzw. Frischluft bereit, die den Vorkammern 16 zum Spülen von Luft (insbesondere verbliebener unge reinigter Abluft) aus der Vorkammer 16 und dem jeweiligen Regenerator 14 in die Brenn kammer 12 zugeleitet werden kann. Das Spülluftsystem weist außerdem wenigstens ein Spülluftgebläse 43 in der Spülluftzuführleitung 41 zum Fördern der Spülluft aus der Spülluftquelle 40 zu den Vorkammern 16 auf.
Wie in Fig. 1 dargestellt, kann das Spülluftsystem auch einen Teil des Reingases als Spülluft verwenden. Alternativ oder zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten 40, 41, 43, 44 kann das Spülluftsystem zu diesem Zweck auch eine weitere Spülluft zuführleitung 4T aufweisen, über die die Spülluftzweigleitungen 42 mit der Reingas- abführleitung 30 (als Spülluftquelle im Sinne der Erfindung) verbunden sind und in der ein weiteres Spülluftgebläse 43‘ zum Fördern von Reingas als Spülluft zu den Vor kammern 16 vorgesehen ist. Es ist außerdem denkbar, dass eine Zweigleitung (nicht dargestellt) vorgesehen ist, über die Reingas aus der Reingasabführleitung 30 in die Spülluftquelle 40 abgeleitet werden kann, um dann über die Spülluftleitung 41 , 42 den jeweiligen Vorkammern zugeleitet zu werden.
Der Funktionszyklus ist in Fig. 1 durch den Abluftstrom 50, den Reingasstrom 51 und den Spülluftstrom 52 angedeutet. In dem Betriebszustand von Fig. 1 sind bei dem linken Regenerator 14 das Abluftventil 23 geöffnet und das Reingasventil 32 geschlossen und die Spüllufteinleitung geblockt (erster Betriebszustand für die Ablufteinleitphase), bei dem mittleren Regenerator 14 das Abluftventil 23 und das Reingasventil 32 geschlossen und die Spüllufteinleitung in Betrieb (zweiter Betriebszustand für die Spülphase), und bei dem rechten Regenerator 14 das Abluftventil 23 geschlossen und das Reingasventil 32 geöffnet und die Spüllufteinleitung geblockt (dritter Betriebszustand für die Reingas- ableitphase). Somit wird in diesem Betriebszustand des Thermoreaktors 11 die zu reinigende Abluft durch den in der Ablufteinleitphase befindlichen linken Regenerator 14 vorgewärmt und in die Brennkammer 12 geleitet (Abluftstrom 50), dann in der Brenn kammer 12 durch Oxidieren der brennbaren Schadstoffe gereinigt, woraufhin die gereinigte Abluft durch den in der Reingasableitphase befindlichen rechten Regenerator 14 abgekühlt und aus dem Thermoreaktor 11 abgeleitet (Reingasstrom 51) und zum Abluftkamin 34 gefördert wird. Ein Teil des Reingases kann optional der Spülluftquelle 40 zugeleitet werden (nicht dargestellt) oder über die weitere Spülluftzuführleitung 4T als Spülluft den Vorkammern 16 zugeleitet werden. Außerdem wird in diesem Betriebs zustand die Spülluft in den in der Spülphase befindlichen mittleren Regenerator 14 eingeleitet, um die in der Vorkammer 16 und im Regenerator 14 nach der Ablufteinleit phase verbliebene ungereinigte Abluft (direkt) in die Brennkammer 12 zu spülen (Spül luftstrom 52) und dort ebenfalls zu reinigen und dann als Reingas aus dem Thermo reaktor 11 abzuleiten. Im nächsten Funktionstakt wechselt der linke Regenerator 14 in die Spülphase, in der er von Spülluft durchspült wird, wechselt der gereinigte mittlere Regenerator 14 in die Reingasableitphase, in der er vom Reingas durchströmt wird, und wechselt der rechte Regenerator 14 in die Ablufteinleitphase, in der die zu reinigende Abluft durch ihn in die Brennkammer 12 geleitet wird.
Das Spülluftsystem 40-46 der erfindungsgemäßen Abluftreinigungsvorrichtung 10 ist derart ausgestaltet, dass die Spülluft aus der Spülluftquelle 40 während der Spülphase in einer zeitlich variablen und/oder lokal variablen Weise in die jeweilige Vorkammer 16 des jeweiligen Regenerators 14 eingeleitet wird. Zu diesem Zweck weist das Spülluftsystem, wie in Fig. 1 dargestellt, in diesem Ausführungsbeispiel an den Vorkammern 16 der Regeneratoren 14 jeweils eine Spüllufteinleitvorrichtung 45 zum speziellen Einleiten der Spülluft in die jeweilige Vorkammer 16 auf. Alternativ oder zusätzlich kann das Spülluft system zu diesem Zweck je nach Ausführungsform auch wenigstens einen Puls generator 44 in der Spülluftzuführleitung 41 aufweisen.
Bezugnehmend auf Fig. 2 und 3 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel eines Spülluftsystems mit einer zeitlich variablen Spüllufteinleitung in die Vorkammern der Regeneratoren näher erläutert, wobei Fig. 2A und 3A zum Vergleich der Wirkungsweise jeweils ein herkömmliches Spülluftsystem veranschaulichen und Fig. 2B und 3B jeweils ein erfindungsgemäßes Spülluftsystem veranschaulichen. Fig. 2A und 2B zeigen eine Ausführungsvariante für einen Thermoreaktor 11 mit einer Luftsteuerung mittels innenliegenden horizontal betriebenen Tellerventilen als Abluft ventil 23 und Reingasventil 32. Bei einer herkömmlichen einfachen Spüllufteinleitung bilden sich im Bereich des Spüllufteinlasses 60 stationäre Luftwirbel 55, sodass der untere Bereich der Vorkammer 16 überhaupt nicht oder nur sehr schlecht von der Spülluft durchströmt wird, wie in Fig. 2A veranschaulicht. Durch eine zeitlich variable Spüllufteinleitung können diese Stagnationsgebiete aufgelöst werden. Es entstehen dabei zwar ebenfalls Wirbel, aber diese verweilen nicht mehr stationär an einem Ort, sondern laufen durch die Vorkammer 16 hindurch und sorgen so für eine intensive Durchmischung, wie in Fig. 2B veranschaulicht.
Fig. 3A und 3B zeigen eine Ausführungsvariante für einen Thermoreaktor 11 mit einer Luftsteuerung mittels außenliegenden Schwenkklappen als Abluftventil 23 und Rein gasventil 32. Bei dieser Variante ist das zu spülende Volumen deutlich größer und es existieren mehr Eckbereiche, die von der Spülluft schlecht erreicht werden, wie in Fig. 3A veranschaulicht. Bei einer Erzeugung von zeitlich instationären Wrbeln laufen diese aber durch die Vorkammer 16 hindurch und erreichen auch die schlecht zugänglichen Gebiete, wie in Fig. 3B veranschaulicht. We in Fig. 3B angedeutet, können in besonders problematischen Eckbereichen der Vorkammer 16 zusätzlich Treibstrahldüsen 38 eingesetzt werden.
Die zeitlich variable Spüllufteinleitung zum Erzielen der in Fig. 2B und 3B veran schaulichten Vorteile kann zum Beispiel durch das Einsetzen wenigstens eines Puls generators 44 in der Spülluftzuführleitung 41 bzw. eines Pulsgenerators 44‘ in der Spülluftzuführleitung 4T erreicht werden. In einer Ausführungsvariante kann der Pulsgenerator 44, 44‘ direkt in der Spülluftzuführleitung 41, 4T angeordnet sein, wie in Fig. 4A dargestellt. In einer anderen Ausführungsvariante kann der Pulsgenerator 44, 44‘ auch in einer Pulsbypassleitung 46 neben der Spülluftzuführleitung 41, 4T angeordnet sein, wie in Fig. 4B dargestellt, wodurch das Niveau der Spülluftströmungsrate erhöht werden kann. Zusätzlich oder alternativ zur Verwendung wenigstens eines Pulsgenerators 44 in / neben der Spülluftzuführleitung kann die zeitlich variable Spüllufteinleitung auch durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen erzielt werden: zeitliches Variieren der vom Spülluftgebläse 43 in der Spülluftzuführleitung 41 erzeugten Spülluftströmungsrate, zum Beispiel durch ein Variieren der Dreh frequenz des Spülluftgebläses 43 beispielsweise mittels eines Frequenz umrichters; zeitliches Variieren der Spülluftströmungsrate aus der Spülluftleitung 41, 42 in die jeweilige Vorkammer 16 durch Pulsgeneratoren 44 in den Spüllufteinleit- Vorrichtungen 45 (als Variationsvorrichtung im Sinne der Erfindung);
Anordnen eines Drosselorgans (z.B. Stellventil, Klappe, oder dergleichen) zusätzlich zum Einlass 60 in der Spüllufteinleitvorrichtung 45 (als Variations vorrichtung im Sinne der Erfindung) und zeitliches Variieren des Öffnungsniveaus des Drosselorgans beispielsweise mittels einer Hubregelung; - Anordnen eines Sperrmechanismus (z.B. Magnetventil, Klappe, oder dergleichen) zusätzlich zum Einlass 60 in der Spüllufteinleitvorrichtung 45 (als Variations vorrichtung im Sinne der Erfindung) und mehrfaches Öffnen und Schließen des Sperrmechanismus während der Spülphase. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird ein externes Steuerungssignal zur gesteuerten oder geregelten Inbetriebnahme und/oder Betriebes des Spülluftsystems, insbesondere des Spülluftgebläses 43 bzw. seines Frequenzumformers und/oder des Drosselorgans und/oder des Sperrmechanismus in der Spüllufteinleitvorrichtung 45 eingesetzt. In bevorzugter Weise wird das Steuerungssignal dazu verwendet, das Spülluftsystem effizienzoptimiert, insbesondere energieoptimiert zu betreiben. So kann ein energieverbrauchendes Element oder eine energieverbrauchende Komponente des Spülluftsystems nur im Bedarfsfall und/oder zielgerichtet aktiviert werden.
Bezugnehmend auf Fig. 5 und 6 werden nun zwei Ausführungsvarianten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Spülluftsystems mit einer örtlich variablen Spüllufteinleitung in die Vorkammer des Regenerators näher erläutert.
In der ersten Ausführungsvariante von Fig. 5 enthält die Spüllufteinleitvorrichtung 45 zusätzlich zum Einlass 60 zum Einleiten der Spülluft in die Vorkammer 16 des Regenerators 14 einen oder mehrere nachgeordnete Störkörper 61 (als Variations vorrichtung im Sinne der Erfindung) innerhalb der Vorkammer 16 zum Beeinflussen der Spülluftströmung. Die Störkörper 61 können relativ zur Vorkammer 16 stationär oder vorzugsweise (teil-)dynamisch (z.B. beweglich, bewegbar, insbesondere antreibbar bewegbar und/oder veränderlich und/oder durch druck- oder volumenstrom-induzierte Rotorelemente, bewegliche Flügel- oder Leitelemente, etc.) ausgestaltet bzw. positioniert sein. Mit Hilfe des wenigstens einen Störkörpers 61 kann die Spülluftverteilung in die Vorkammer 16 an die Kammergeometrie angepasst werden. Falls die Spüllufteinleitung in die Vorkammer 16 zusätzlich zeitlich variabel erfolgt, kann eine diskontinuierliche Spülluftversorgung über den Querschnitt der Vorkammer 16 erreicht werden.
In der zweiten Ausführungsvariante von Fig. 6 enthält die Spüllufteinleitvorrichtung 45 zusätzlich zum Einlass 60 zum Einleiten der Spülluft in die Vorkammer 16 des Regene rators 14 einen Störkörper 62 (als Variationsvorrichtung im Sinne der Erfindung) in Form eines zumindest teilweise als Leitelement ausgebildeten Bodens der Vorkammer 16 oder eines entsprechend modifizierten Bodenelements der Vorkammer 16. Der Einlass 60 kann in dieser Variante bevorzugt mit einer Flachdüse 63 versehen sein. Mit Hilfe eines solchen Bodenleitelements 62 als Störkörper kann die Spülluftverteilung in die Vor kammer 16 ebenfalls an die Kammergeometrie angepasst werden. Falls die Spülluft einleitung in die Vorkammer 16 zusätzlich zeitlich variabel erfolgt, kann eine diskonti nuierliche Spülluftversorgung über den Querschnitt der Vorkammer 16 erreicht werden.
Fig. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Spülluftsystems mit einer örtlich variablen Spüllufteinleitung in die Vorkammer 16 des Regenerators 14. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Einlass 60 der Spüllufteinleitvorrichtung 45 zusätzlich mit einer Dralldüse 64 (als Variationsvorrichtung im Sinne der Erfindung) versehen. Die Dralldüse 64 bewirkt ähnlich wie der Störkörper 61, 62 im zweiten Ausführungsbeispiel eine Anpassung der Spülluftverteilung in die Vorkammer 16 an die Kammergeometrie. Vorzugsweise kann auch in diesem Fall die Spüllufteinleitung in die Vorkammer 16 zusätzlich zeitlich variabel erfolgen.
Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Spülluftsystems mit einer örtlich variablen Spüllufteinleitung in die Vorkammer 16 des Regenerators 14. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Spüllufteinleitvorrichtung 45 mehrere, d.h. zwei oder mehr Einlässe zum Einleiten der Spülluft in die Vorkammer 16 zum Regenerator 14 auf. Die mehreren Einlässe 60 sind dabei räumlich zueinander beabstandet und bevorzugt zusätzlich unterschiedlich ausgerichtet. Die Einlässe 60 können dabei mit einfachen Düsen, Flachdüsen, Dralldüsen, etc. versehen sein. Vorzugweise erfolgt die Spülluft einleitung in diesem Fall auch zeitlich variabel, indem die mehreren Einlässe 60 abwechselnd oder zumindest nur teilweise zeitlich überlappend mit Spülluft versorgt werden. Zu diesem Zweck ist in der Spüllufteinleitvorrichtung 45 zusätzlich ein Kanal- regier 65 vorgesehen, der zum Beispiel ein oder mehrere Mehrwegeventile, Mehrwege klappen, fluidische Schalter oder dergleichen aufweist. Bevorzugte fluidische Schalter sind dabei flächig ausgebildet, sodass sie in oder an der Trennwand der Vorkammer 16 angebracht sein können. Bezugnehmend auf Fig. 9 und 10 werden nun zwei Ausführungsvarianten eines fünften Ausführungsbeispiels eines Spülluftsystems mit einer örtlich variablen Spüllufteinleitung in die Vorkammer des Regenerators näher erläutert.
In der ersten Ausführungsvariante von Fig. 9 enthält die Spüllufteinleitvorrichtung 45 zusätzlich zum Einlass 60 zum Einleiten der Spülluft in die Vorkammer 16 des
Regenerators 14 eine einkanalige Injektorlanze 66 (als Variationsvorrichtung im Sinne der Erfindung). Die Injektorlanze 66 hat eine Vielzahl von Öffnungen, die entlang ihrer Längsrichtung und entlang ihrer Umfangsrichtung uneinheitlich verteilt sind, sodass die Spülluftverteilung in die gesamte Vorkammer 16 und angepasst an die Kammer- geometrie erfolgt. Die Injektorlanze ist bevorzugt in ihrer Axialrichtung ausgehend vom Einlass 60 verjüngend ausgestaltet oder mit einem sich verjüngenden Axialkanal ausgebildet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die Spüllufteinleitung in die Vorkammer 16 zusätzlich zeitlich variabel erfolgen. In der zweiten Ausführungsvariante von Fig. 10 enthält die Spüllufteinleitvorrichtung 45 zusätzlich zum Einlass 60 zum Einleiten der Spülluft in die Vorkammer 16 des Regenerators 14 eine zweikanalige Injektorlanze 67 (als Variationsvorrichtung im Sinne der Erfindung), d.h. die Injektorlanze 67 enthält im Vergleich zur ersten Ausführungs variante von Fig. 9 zwei (oder auch mehr) separate axiale Injektorkanäle nebeneinander. Beide Injektorkanäle haben eine Vielzahl von Öffnungen, die entlang ihrer Längsrichtung und entlang ihrer Umfangsrichtung uneinheitlich verteilt sind, sodass die Spülluft verteilung in die gesamte Vorkammer 16 und angepasst an die Kammergeometrie erfolgen kann. Auch sind beide Injektorkanäle bevorzugt in ihrer Axialrichtung aus gehend vom Einlass 60 verjüngend ausgestaltet. Wie in Fig. 10 dargestellt, ist jeder der Injektorkanäle der Injektorlanze 67 an einen eigenen Einlass 60 angeschlossen und enthält die Spüllufteinleitvorrichtung 45 vorzugsweise zusätzlich einen Kanalregler 65, über den die mehreren Einlässe 60 und damit die mehreren Injektorkanäle abwechselnd oder zumindest nur teilweise zeitlich überlappend mit Spülluft versorgt werden. Der Kanalregler 65 weist zum Beispiel - je nach Anzahl der Injektorkanäle - ein oder mehrere Mehrwegeventile, Mehrwegeklappen, fluidische Schalter oder dergleichen auf.
Fig. 11 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Spülluftsystems mit einer örtlich und zeitlich variablen Spüllufteinleitung in die Vorkammer 16 des Regenerators 14. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Spüllufteinleitvorrichtung 45 mit einem fluidischen Oszillator 68 (als Variationsvorrichtung im Sinne der Erfindung) versehen. Wenn der fluidische Oszillator mehrere Oszillationsdüsen für die Spüllufteinleitung aufweist, können diese wahlweise schaltbar (z.B. mit vorgelagertem Mehrwegeventil oder fluidischen Schalter) und/oder mit unterschiedlichen Düseneigenschaften (z.B. Oszillationseigenschaften, Ausrichtung, Durchflussmenge, etc.) ausgebildet sein. Der fluidische Oszillator 68 kann eine effiziente Anpassung der Spülluftverteilung in die Vorkammer 16 an die Kammergeometrie bewirken. In einer Ausführungsvariante dieses sechsten Ausführungsbeispiels kann die Spüllufteinleitvorrichtung 45 auch eine Kaskadierung von mehreren fluidischen Oszillatoren aufweisen. Ein fluidischer Oszillator bewirkt eine lokal variable Einleitung der Spülluft aufgrund eines Coanda-Effekts auf den in seine Hauptkammer eingeleiteten Spülluftstrahl.
Als weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Spülluftsystems können die ersten bis sechsten Ausführungsbeispiele einschließlich ihrer Ausführungsvarianten in beliebiger Weise einfach oder mehrfach miteinander kombiniert werden. Insbesondere sind alle Ausführungsformen der zeitlichen Variation der Spüllufteinleitung mit allen Ausführungsformen der örtlichen Variation der Spüllufteinleitung kombinierbar.
Außerdem können alle Ausführungsformen der zeitlichen und/oder örtlichen Variation der Spüllufteinleitung über einen Einlass 60 in die Vorkammer 16 des Regenerators 14 auch auf alle oder verschiedene der mehreren Einlässe 60 des vierten Ausführungs beispiels von Fig. 8 übertragen werden. Der Fachmann wird nach Studium dieser Offen barung problemlos weitere Ausführungsbeispiele von Abluftreinigungsvorrichtungen bzw. weitere Ausführungsformen von Spülluftsystem entdecken, die im Schutzbereich der Ansprüche liegen.
Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Spülluftsystem für beliebige Arten von RNV-Anlagen anwendbar. Fig. 12 zeigt beispielhaft drei Arten der Luftsteuerung des Thermoreaktors, mit denen das Spülluftsystem der Erfindung in vorteilhafter Weise kombiniert werden kann.
Teilfigur 12A veranschaulicht das Prinzip einer Luftsteuerung mittels vertikal ausge- richteten, horizontal betriebenen Tellerventilen für das Abluftventil 23 und das Reingas ventil 32. Die Tellerventile 23, 32 öffnen/schließen die Verbindung der jeweiligen Abluft leitung 22 bzw. der jeweiligen Reingasleitung 31 zur Vorkammer 16. Ein solches Luft steuersystem mit horizontal betriebenen Tellerventilen ist zum Beispiel detailliert in der EP 1 312 861 B1 beschrieben. Die Spüllufteinleitvorrichtung 45 ist in horizontaler oder geneigter Richtung direkt an die Vorkammer 16 angeschlossen. Dieses Luftsteuersystem entspricht jenem, das auch in den Ausführungsbeispielen der Figuren 2, 5-11 dargestellt ist. Bei diesem Luftsteuersystem enthält der Thermoreaktor drei oder mehr mit diesem Luftsteuersystem ausgestattete Regeneratoren 14, um die drei Betriebsphasen wechsel weise an den Regeneratoren 14 ausführen zu können.
Teilfigur 12B veranschaulicht das Prinzip einer Luftsteuerung mittels horizontal ausge richteten, vertikal betriebenen Tellerventilen für das Abluftventil 23 und das Reingasventil 32. Die Tellerventile 23, 32 öffnen/schließen die Verbindung der jeweiligen Abluftleitung 22 bzw. der jeweiligen Reingasleitung 31 zur Vorkammer 16. Die Spüllufteinleit- Vorrichtung 45 ist in horizontaler oder geneigter Richtung direkt an die Vorkammer 16 angeschlossen. Auch bei diesem Luftsteuersystem enthält der Thermoreaktor drei oder mehr mit diesem Luftsteuersystem ausgestattete Regeneratoren 14, um die drei Betriebsphasen wechselweise an den Regeneratoren 14 ausführen zu können. Teilfigur 12C veranschaulicht das Prinzip einer Luftsteuerung mittels eines Rotations ventils 25. Das Rotationsventil 25 weist ein Ventilgehäuse 251 auf, an dem die Abluft- zuführleitung 21 und die Reingasabführleitung 30 angeschlossen sind und in dem ein Drehschieber 252 angeordnet ist. Die Spüllufteinleitvorrichtung 45, insbesondere ein Pulsgenerator 44, 44‘, kann direkt in den Drehschieber 252 integriert oder am Dreh- Schieber 252 angebracht sein. Der Drehschieber 252 des Rotationsventils 25 hat separate Durchgangssegmente und rotiert um eine vertikale Achse, um die ver schiedenen Luftleitungen 21, 30, 41 über die Durchgangssegmente wechselweise mit verschiedenen Zonen im Regenerator 14 zu verbinden. Bei diesem Luftsteuersystem enthält der Thermoreaktor nur einen mit diesem Luftsteuersystem ausgestatteten Regenerator 14, wobei die drei Betriebsphasen wechselweise in den verschiedenen Regeneratorzonen ausgeführt werden.

Claims

ANSPRÜCHE
Thermische Abluftreinigungsvorrichtung (10), aufweisend: einen Thermoreaktor (11) mit wenigstens einer Brennkammer (12) zum thermischen Reinigen einer zu reinigenden Abluft und wenigstens einem Regenerator (14), durch den in einer Betriebsphase die zu reinigende Abluft der Brennkammer (12) zugeführt wird und in einer anderen Betriebsphase ein gereinigtes Reingas aus der Brennkammer (12) abgeführt wird; und ein Spülluftsystem (40-46), das eine Spülluftleitung (41, 4T, 42) zum Verbinden des Thermoreaktors (11) mit einer Spülluftquelle (40, 30) aufweist und ausgestaltet ist, um während einer Spülphase eine Spülluft in einer zeitlich variablen Weise oder einer lokal variablen Weise oder einer zeitlich und lokal variablen Weise in den Thermoreaktor (11) einzuleiten, um Luft aus dem Regenerator (14) in die Brennkammer (12) zu spülen.
Abluftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 , bei welcher das Spülluftsystem (40-46) in der Spülluftleitung (41, 4T, 42) wenigstens eine Komponente aufweist, die ausgewählt ist aus einem oder mehreren Pulsgeneratoren (44, 44‘) zum Pulsieren der aus der Spülluftquelle (40, 30) in den Thermoreaktor (11) einzu leitenden Spülluft und einem Spülluftgebläse (43, 43‘) mit einer Steuerung zum Variieren der Spülluftförderrate des Spülluftgebläses.
Abluftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das Spülluft system (40-46) eine Spüllufteinleitvorrichtung (45) zwischen der Spülluftleitung (41, 4T, 42) und dem Thermoreaktor (11) aufweist, die wenigstens einen Einlass (60) zum Einleiten der Spülluft von der Spülluftleitung (41, 4T, 42) in den Thermo reaktor (11) und wenigstens eine Variationsvorrichtung zum Variieren des durch den wenigstens einen Einlass (60) eingeleiteten Spülluftstroms aufweist.
Abluftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die wenigstens eine Variationsvorrichtung wenigstens eine Komponente, die ausgewählt ist aus einem Sperrmechanismus und einem Drosselorgan und einem Pulsgenerator, sowie eine Steuerung zum Ansteuern der wenigstens einen Komponente derart, dass die Spülluftströmungsrate zeitlich variiert wird, aufweist.
5. Abluftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher die wenigstens eine Variationsvorrichtung einen oder mehrere Störkörper (61, 62) zum Beein flussen der aus dem wenigstens einen Einlass (60) in den Thermoreaktor (11) strömenden Spülluftströmung aufweist.
6. Abluftreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welcher die wenigstens eine Variationsvorrichtung wenigstens eine mit dem wenigstens einen Einlass (60) verbundene Dralldüse (64) aufweist. 7. Abluftreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei welcher die wenigstens eine Variationsvorrichtung wenigstens eine mit dem wenigstens einen Einlass (60) verbundene Injektorlanze (66, 67) mit einer Vielzahl von Öffnungen, die entlang der Längsrichtung und der Umfangsrichtung der Injektorlanze unein heitlich verteilt sind, aufweist.
8. Abluftreinigungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Injektorlanze (67) wenigstens zwei separate Injektorkanäle aufweist, die in axialer Richtung der Injektorlanze nebeneinander verlaufen, und die Variationsvorrichtung einen Kanalregler (65) zum zeitlich abwechselnden oder zeitlich nur teilweise über- lappenden Versorgen der Injektorkanäle mit Spülluft aufweist.
9. Abluftreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei welcher die wenigstens eine Variationsvorrichtung wenigstens einen fluidischen Oszillator (68) aufweist.
10. Abluftreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei welcher die Spüllufteinleitvorrichtung (45) mehrere Einlässe (60) aufweist, die zueinander beabstandet sind oder unterschiedlich ausgerichtet sind oder zueinander beab- standet und unterschiedlich ausgerichtet sind; und die wenigstens eine Variationsvorrichtung einen Kanalregler (65) zum zeitlich abwechselnden oder zeitlich nur teilweise überlappenden Versorgen der mehreren Einlässe (60) mit Spülluft aufweist.
11. Abluftreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher die Abluftreinigungsvorrichtung (10) ferner wenigstens eine Abluftleitung (21 , 22) zum Zuführen der zu reinigenden Abluft in den Thermoreaktor (11) und wenigstens eine Reingasleitung (30, 31) zum Abführen des gereinigten Reingases aus dem Thermoreaktor (11) aufweist; und in der wenigstens einen Abluftleitung (21, 22) ein Abluftventil (23) zum Öffnen oder Schließen der Abluftleitung angeordnet ist und in der wenigstens einen Reingas- leitung (30, 31) ein Reingasventil (32) zum Öffnen oder Schließen der Reingas leitung angeordnet ist; wobei in der einen Betriebsphase zum Zuführen der zu reinigenden Abluft durch den Regenerator (14) in die Brennkammer (12) das Abluftventil (23) geöffnet ist und das Reingasventil (32) geschlossen ist, in der anderen Betriebsphase zum Abführen des gereinigten Reingases durch den Regenerator (14) aus der Brenn kammer (12) das Abluftventil (23) geschlossen ist und das Reingasventil (32) geöffnet ist, und in der Spülphase zum Spülen von Luft aus dem Regenerator (14) in die Brennkammer (12) das Abluftventil (23) und das Reingasventil (32) beide geschlossen sind.
12. Verfahren zum Betreiben einer thermischen Abluftreinigungsvorrichtung (10) mit einem Thermoreaktor (11) mit wenigstens einer Brennkammer (12) zum thermischen Reinigen einer zu reinigenden Abluft und wenigstens einem Regenerator (14), durch den in einer Betriebsphase die zu reinigende Abluft der Brennkammer (12) zugeführt wird und in einer anderen Betriebsphase ein gereinigtes Reingas aus der Brennkammer (12) abgeführt wird, wobei das Verfahren die folgenden Betriebsphasen aufweist: eine Abluftzuleitphase, in der eine zu reinigende Abluft in den Thermoreaktor (11) eingeleitet wird, um einen Abluftstrom (50) durch den Regenerator (14) in die Brennkammer (12) zu erzeugen; eine Reingasableitphase, in der ein gereinigtes Reingas aus dem Thermoreaktor (11) abgeleitet wird, um einen Reingasstrom (51) aus der Brennkammer (12) durch den Regenerator (14) zu erzeugen; und eine Spülphase, in der eine Spülluft von einer Spülluftquelle (40, 30) über eine Spülluftleitung (41, 4T, 42) in den Thermoreaktor (11) eingeleitet wird, um einen
Spülluftstrom (52) zum Spülen von Luft aus dem Regenerator (14) in die Brenn kammer (12) zu erzeugen, wobei die Spülluft während der Spülphase in einer zeitlich variablen Weise oder einer lokal variablen Weise oder einer zeitlich und lokal variablen Weise in den Thermoreaktor (11) eingeleitet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem die Spülluftförderrate in der Spülluft leitung (41, 41 ‘, 42) zeitlich variiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei welchem eine Spülluftströmungsrate der Spülluft aus der Spülluftleitung (41, 4T, 42) in den Thermoreaktor (11) zeitlich variiert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei welchem eine Richtung und/oder eine Verteilung eines über wenigstens einen Einlass (60) aus der Spül luftleitung (41, 4T, 42) in den Thermoreaktor (11) eingeleiteten Spülluftstroms (52) in und durch den Thermoreaktor (11) zeitlich variiert werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei welchem die Spülluft aus der Spülluftleitung (41, 41 ‘, 42) über mehrere Einlässe (60) in den Thermoreaktor (11) eingeleitet wird, die zueinander beabstandet sind oder unter schiedlich ausgerichtet sind oder zueinander beabstandet und unterschiedlich ausgerichtet sind; und die mehreren Einlässe (60) zeitlich abwechselnd oder zeitlich nur teilweise über lappend mit Spülluft versorgt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei welchem die Abluftreinigungsvorrichtung (10) ferner wenigstens eine Abluftleitung (21, 22) zum Zuführen der zu reinigenden Abluft in den Thermoreaktor (11) und wenigstens eine Reingasleitung (30, 31) zum Abführen des gereinigten Reingases aus dem Thermoreaktor (11) aufweist, wobei in der wenigstens einen Abluftleitung (21 , 22) ein Abluftventil (23) zum Öffnen oder Schließen der Abluftleitung angeordnet ist und in der wenigstens einen Reingasleitung (30, 31) ein Reingasventil (32) zum Öffnen oder Schließen der Reingasleitung angeordnet ist; und in der Abluftzuleitphase das Abluftventil (23) geöffnet und das Reingasventil (32) geschlossen wird, in der Reingasableitphase das Abluftventil (23) geschlossen und das Reingasventil (32) geöffnet wird, und in der Spülphase das Abluftventil (23) und das Reingasventil (32) beide geschlossen werden.
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