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CN205208622U - 用于处理和/或利用气态介质能量的设备和能量产生系统 - Google Patents

用于处理和/或利用气态介质能量的设备和能量产生系统 Download PDF

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CN205208622U
CN205208622U CN201490000433.0U CN201490000433U CN205208622U CN 205208622 U CN205208622 U CN 205208622U CN 201490000433 U CN201490000433 U CN 201490000433U CN 205208622 U CN205208622 U CN 205208622U
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CN
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CN201490000433.0U
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阿克塞尔·维登霍恩
罗兰·施托尔
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Durr Painting Systems Engineering (shanghai) Co ltd
Original Assignee
Duerr Systems AG
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Abstract

提供用于处理和/或利用气态介质能量的设备和能量产生系统，该设备具有：燃烧器(44)，其具有能够加热的燃烧室；馈送管道(42)，其用于将气态介质馈送到所述燃烧室中，以及反应室(64)，气态介质能够流动通过反应室，并且反应室具有入口孔(67)，所述气态介质通过所述入口孔流动到所述反应室中，并且还具有出口孔(69)，所述气态介质通过所述出口孔离开所述反应室进入到热气管道(30)中，用于将处理过的排气从所述反应室排出，至少一个引导体(76)用于引导气态介质在所述反应室(64)中的流动。能量产生系统(10)具有该设备和燃气涡轮单元，其连接到所述设备的热气管道。

Description

用于处理和/或利用气态介质能量的设备和能量产生系统
技术领域
本实用新型涉及一种处理和/或利用含有可燃成分的气态介质的能量的设备，该设备具有：燃烧器，该燃烧器具有可加热燃烧室；馈送管道，该馈送管道用于将气态介质馈送到燃烧室中；以及反应室，气态介质可流动通过该反应室，并且该反应室具有入口孔，气态介质通过该入口孔流动到到反应室中，并且该反应室具有出口孔，气态介质通过该出口孔离开反应室并进入到热气管道中，热气管道用于将处理过的气态介质从反应室排出。
背景技术
这种类型的设备是已知的(US5,592,811)。所述已知的设备被设计来处理含碳氢化合物的排气。所述设备具有压力容器，圆筒形反应室形成在该压力容器中，并且含有压缩机，该压缩机用于将含碳氢化合物的排气馈送到反应室中。具有横向指向到反应室中的火焰管的燃烧器布置在压力容器中。排气被允许在燃烧器的区域中进入到反应室中并且在反应室旋动。
已知设备的缺点是，气态介质通过反应室的流路的长度可能不同，这导致气态介质在反应室中的停留时段不均匀。可燃成分的均匀化学转化成排气因此在此是不易实现的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供处理含有可燃成分的气态介质的设备，该设备确保可燃成分完全化学转化成馈送到设备的气态介质。
该目的通过开头提到的类型的设备实现，该设备具有用于在反应室中引导气态介质的流动的至少一个引导体。
该引导体在此具有目的或以这样的方式设计，使得气态介质，具体地说排气流，在反应室中的停留时段被稳定，并且/或气态介质，具体地说排气流，在反应室内的流路最佳化，具体地说最大化，并且/或气态介质，具体地说排气流，在反应室中的短路流动被抑制。使停留时段稳定在此被理解为具体意指，关于其在反应室中的停留时段，各个分量的气态介质的停留时段仅有小分散(scatter)，并且优选地几乎没有分散。小分散在此被理解为具体意指，小于50％的，尤其小于30％的，特别优选地小于10％的各个停留时段的离散度，即，具体意指馈送到反应室的气态介质中的66％的停留时段在反应室中波动小于50％，尤其小于30％，优选地小于20％，特别优选地小于10％。最大化流路在此被理解为具体意指，使流路的长度在给定的气态介质体积流量和给定的反应室几何尺寸下最佳化。从最大化流路的意义上说，对旋流的增加的适应可因此尤其受影响。引导体优选地布置在反应室的沿纵向方向延伸的部分中。在该部分中，气态介质优选地以旋流绕引导体受引导，该旋流有利地具有沿纵向方向延伸的气旋轴线。
总之，本实用新型涉及一种用于处理和/或利用气态介质能量的设备，所述气态介质含有可燃成分，所述用于处理和/或利用气态介质能量的设备具有：燃烧器，所述燃烧器具有能够加热的燃烧室，馈送管道，所述馈送管道用于将气态介质馈送到所述燃烧室中，以及反应室，气态介质能够流动通过所述反应室，并且所述反应室具有入口孔，所述气态介质通过所述入口孔流动到所述反应室中，并且所述反应室具有出口孔，所述气态介质通过所述出口孔离开所述反应室进入到热气管道中，所述热气管道用于将处理过的排气从所述反应室排出，其特征在于，至少一个引导体用于引导气态介质在所述反应室中的流动，其中，所述引导体布置在所述反应室的在纵向方向上延伸的部分中，其中，所述引导体被设计成中空圆筒，所述中空圆筒在所述纵向方向上延伸并且所述中空圆筒具有至少一个壁孔，所述壁孔将用于气态介质通过的所述热气管道连接到所述反应室的所述部分，其中，绕所述引导体以旋流引导所述气态介质，所述旋流具有在所述纵向方向上延伸的气旋轴线，其中，所述引导体穿过所述反应室的在所述纵向方向上延伸的所述部分，其中，所述反应室的在所述纵向方向上延伸的所述部分在一侧上由板体封闭，所述板体将所述引导体容纳在固定支座上，其中，所述引导体至少部分地在所述纵向方向上以至少轴向可移动的方式被引导。
引导体可在此具体穿过反应室的沿纵向方向延伸的那部分。如果引导体具有至少一个螺旋形引导元件，该螺旋形引导元件绕在沿纵向延伸的部分中的引导体引导气态介质，则是有利的。
可由此在反应室中避免气态介质的短路流动。待处理的气态介质可因此沿总是具有基本相同的长度的流路被引导穿过反应室，其中所述长度大于沿纵向方向延伸的反应室的长度。
如果引导体设计成沿纵向方向延伸并具有至少一个壁孔的中空圆筒，该壁孔作为气态介质的通道将热气管道连接到反应室的部分，则是有利的。
在有利的发展中，中空圆筒将气态介质的旋流在其内部中转化成纵向流。由此能够将在反应室中处理的气态介质以非旋转热气流的形式馈送到例如燃气涡轮单元。
反应室的沿纵向方向延伸的那部分在一侧上通过板体封闭，该板体将引导体、具体地说中空圆筒容纳在固定支座上。此外，引导体、具体地说中空圆筒以轴向可移动的方式至少部分地沿纵向方向受引导。引导体优选地以轴向或线性可移动的方式在背离板体的端部上受引导。这使得能够避免机械应力，机械应力的原因是反应室壁的热线性膨胀不同。为了确保稳定支座，在本实用新型的优选实施例中，热气管道的管体也被固定在板体上。
本实用新型的一个概念特别地包括提供作为反应室的一部分的前室，该前室将燃烧室连接到反应室的沿纵向方向延伸的所述部分。
热气管道、馈送管道和反应室优选地布置在压力容器中，该压力容器填充有绝缘材料，并包围反应室。
反应室具有至少部分地由插在一起的管体段组成的壁。
通过透气的反应室壁能够实现的效果是，所述壁能够由例如金属内衬的薄钢板形成，并且不必承受任何大的压缩力，这是因为反应室中的正压可被压力容器吸收。
另外，本实用新型的一个概念是将反应室的壁在压力容器的一侧上固定在用作引导体的固定支座的板体上。
通过所述板体容纳在保持装置上，该保持装置利用穿过绝缘材料并具有高抗热传导性的至少一个支撑元件将板体连接到压力容器的壁区段，能够将来自馈送管道、来自热管道和来自反应室的热流保持较低。
此外，本实用新型的一个概念是由多个容器段组装成压力容器。因此提供模块化结构的设备，这仅用很小的费用允许反应室的容积增加和减小以因此调节待在设备中处理的气态介质的停留时段或流路长度。燃烧器的燃烧室位于火焰管中，该火焰管具有面对反应室的口孔。
火焰管在此有利地布置在与馈送管道连通的管部分中，并且具有多个壁孔，气态介质能够通过该多个壁孔从馈送管道进入到燃烧室中。
热气管道具有热联接到将气态介质馈送到反应室中的馈送管道的用于热传导的管道部分。因此能够预热馈送到设备的气态介质。
热气管道包括具有补偿器的管，该补偿器用于补偿线性热膨胀。因此能够在设备中将热气体管道保持在仅两个间隔开的固定支座中，补偿器位于该两个固定支座之间，这同样使从热气管道离开到压力容器壁上的热流最小化。
本实用新型还涉及能量产生系统，该能量产生系统具有处理和/或利用含有可燃成分的气态介质能量的设备，并具有连接到设备的热气管道的燃气涡轮单元。
根据本实用新型，燃气涡轮单元包括燃气涡轮，燃气涡轮在运动方面联接到压缩机，该压缩机压缩供应到设备且含有可燃成分的气态介质。
此外，本实用新型还涉及能量产生系统，该能量产生系统具有：处理和/或利用含有可燃成分的气态介质的能量的设备；和连接到设备的热气管道且具有涡轮管道的燃气涡轮单元，其中，所述设备具有燃烧器，该燃烧器具有可加热燃烧室，并且在所述设备中，存在用于将气态介质馈送到燃烧室中的馈送管道，以及反应室，气态介质能够流动通过该反应室，并且该反应室具有入口孔，气态介质通过该入口孔流到反应室中，且该反应室具有出口孔，气态介质通过该出口孔离开反应室进入到热气管中，该热气管用于将处理过的气态介质从反应室排出，其中，热气管道包括具有燃气涡轮单元连接部分的管，该燃气涡轮单元连接部分在设备侧被保持在固定支座中，并且具有突出到涡轮管道中的管体，部分地包围该管体的补偿器被固定在该管体上，所述补偿器具有模制区段，该模制区段以形式配合的方式连接到形成在涡轮管道上的匹配的模制区段，用于热气管道与涡轮管道的气密连接。燃气涡轮连接部分在此包括补偿器，该补偿器布置在固定支座与匹配模制区段之间，并且在燃气涡轮单元连接段的情形中，至少部分地补偿由加热引起的长度变化。
该用于处理和/或利用含有可燃成分的气态介质的能量的设备能够特别地用于处理/或热利用具有挥发性有机成分(VOC)的气态介质。具有挥发性、含碳氢化合物成分的气态介质例如在油桶清洁中、在木材加工中、在碳纤维材料生产中、在粘合剂粘合过程中释放。具体地说，根据本实用新型的设备可用于处理和/或热利用喷涂系统的排气或者用于处理和/或热利用所谓的贫气，该贫气在生物气的生产过程中积聚或积聚为甲烷或在化石燃料的加工过程中释放或在垃圾填埋场产生。贫气在此表示可燃气体或气体混合物，其热值适用如下：HS≤8.5MJ/m3。具体地说，根据本实用新型的设备可与喷涂系统的含有溶剂的排气或与来自化学制品生产厂、来自制药工业或石化工业的生产厂的含有可燃成分的排气来运行。根据本实用新型的设备还可馈送有排气，该排气含有可燃成分并在半导体和合成材料的生产中以及在碳纤维的生产和涂敷中积聚。
此外，本发明还涉及一种处理和/或利用含有可燃成分的气态介质的方法，该方法包括至少如下步骤：
a.将含有可燃成分的气态介质经由馈送管道馈送到具有可加热燃烧室的燃烧器；
b.在燃烧器中将含有可燃成分的气态介质转化、具体地说燃烧以形成含有气态介质的残余物的排气；
c.将排气以排气流的形式从燃烧器(44)馈送到并进入到反应室中；
d.引导进入的排气流通过反应室(64)；以及
e.使进入的排气在反应室中在停留时段内转化、具体地说燃烧，以形成处理过的排气，其中，排气在反应室中的停留时段的离散度小于50％，特别地小于30％，优选地小于20％，特别优选地小于10％。
根据本发明的方法的步骤d中的引导进入的排气流在此应理解成具体意指，排气流在反应室中借助于至少一个引导体偏离和/或偏转和/或集中和/或渠化。
根据本发明的方法的步骤e中的将进入的排气流转化、具体地说燃烧在此优选地在进入的排气流在反应室中的引导期间发生。
附图说明
以下参照在附图中示意性示出的示例性实施例更详细地解释本实用新型。
其中：
图1示出了具有用于处理和利用含有可燃成分的气态介质的能量的设备的能量产生系统的框图；
图2示出了能量产生系统的三维图；
图3示出了能量产生系统的安慰局部剖视图；
图4示出了具有反应室的设备沿着图2中的线IV-IV的局部剖视图；
图5示出了具有反应室的设备沿着图2中的线V-V的另一局部剖视图；
图6示出了设备的反应室的部分；
图7示出了设备的反应室的部分的替代结构；
图8示出了沿图7的线VIII-VIII的反应室的局部剖视图；
图9和10示出了设备的反应室的部分的另一替代结构；
图11示出了能量产生系统的另一局部视图；并且
图12示出了设备中的燃气涡轮单元连接部分的部分。
具体实施方式
在图1和2所示的能量产生系统10中，存在利用含有可燃成分的气态介质的能量的设备12。该能量产生系统10包括燃气涡轮单元14。设备12可用于例如通过燃烧在生物气的生产期间产生的贫气或通过燃烧喷涂系统的排气来产生热气，热气沿箭头16的方向馈送到燃气涡轮单元14。
燃气涡轮单元14包括燃气涡轮18，燃气涡轮18联接到压缩机20并驱动发电机22。燃气涡轮18能够特别地设计成“微型燃气涡轮”并可具有WO2012/089837A1所述的结构。沿箭头16的方向馈送并含有可燃成分的气态介质通过能量产生系统10的压缩机20来抽吸并压缩。燃气涡轮单元14中的被抽吸的介质接着被引导通过换热器，该换热器被实施为同流换热器26，并且在其中，热从燃气涡轮18的用箭头28表示的排气流传导到被压缩的气态介质。
在设备12中，含有可燃成分的气态介质与富气一起燃烧。其热值HA大于15MJ/m3的可燃气体或气体混合物相比之下被称为“富气”。与富气的热值相比，贫气的热值因此显著减小。在设备中燃烧的富气可例如是天然气，特别地，天然生物气。
应当注意，设备12基本上还能够操作用于通过燃烧来处理含有可燃成分的气态介质，并且也适于在用于产生电能和/或机械能的能量产生系统中和外侧运行。具体地说，设备12也可例如操作作为热量产生系统中的、例如对一个或多个热用户供热的供热系统中的两级燃烧器。
应当注意，根据本实用新型的能量产生系统10还可基本上设计成没有同流换热器26。如果能量产生系统10设计成没有同流换热器26，则可避免含有可燃成分的气态介质的预热在所述介质进入燃烧器的燃烧室之前在这些化学初步反应中发生。
就运行而没有同流换热器的根据本实用新型的能量产生系统10来说，产生与具有同流换热器的能量产生系统相比，具有相对较高温度的排气流，该排气流可有利地用于在能量产生系统下游连接的装置，诸如例如用于热水制备或用于干燥物体或介质的过程步骤。
在设备12中，存在热气管道30，如图3示出。该热气管道30具有将来自压力容器32的热气流引导到布置在燃气涡轮单元14中的燃气涡轮的任务。压力容器32以示例的方式构造成p≈5巴的正压p。燃气涡轮34具有可旋转地安装在燃气涡轮单元14中的涡轮壳体36中的涡轮叶轮。在涡轮壳体36中，存在涡轮管道38和压缩机管道40。联接到燃气涡轮34的压缩机20将载有可燃成分的气态介质通过压缩机管道40吹送到设备12的馈送管道42中。在燃气涡轮单元上游的部分43中，热气管道30被引入馈送管道42。这种措施确保流动通过设备12中的馈送管道42的气态介质可利用来自热气管道30的气态介质的热来预热。
图4示出了设备12的垂直局部剖视图。图5示出了设备12的垂直纵向剖视图，其中，剖面相对于图4横向偏离。设备12包括燃烧器44，该燃烧器44具有先导阶段和主燃烧阶段。主燃烧阶段具有布置在火焰管52中的燃烧室，该火焰管52具有多个壁孔54。燃烧器44通过燃烧器凸缘56固定在压力容器32的凸球形(torospherical)基部55上。燃烧器44延伸到设备12的管部分62中，该管部分62与馈送管道42连通。在其以漏斗状的方式扩展的端部处，火焰管52以线性可移动的方式沿管部分62的壁受引导。馈送管道42在燃烧器44的火焰管52所位于的点处精确地通向管部分62的内部。设备12中的管部分62在背离燃烧器凸缘56的一侧上邻接具有气态介质的入口孔67和出口孔69的反应室64。在面对反应室64的一侧上，燃烧器44的火焰管52以漏斗状的方式扩展并具有用于来自馈送管道42的气流逃离的口孔，该气流通过燃烧器44加热且含有可燃成分。
燃烧器44是“两级燃烧器”。富气在所述燃烧器的先导阶段中燃烧。这产生延伸到主燃烧阶段48中的气火焰，在主燃烧阶段48中，从馈送管道42流出并进入到燃烧室中的气体被突然加热。其中含有的可燃成分随即减少含有在气体中的氧气，由此产生额外热量。这导致热气流，该热气流以大约20-25m/s的速度和大约950℃的温度从火焰管52的口孔出现并从该口孔进入反应室64。
设备12中的空气在馈送管道42中被划分。第一次划分发生在火焰管52的口孔区域中。来自馈送管道42的空气的一部分在此直接流入火焰管的内部。空气的其它部分在火焰管52的外侧流动到燃烧室44。空气在此再次被划分。空气因此用作先导阶段的燃烧空气和用作主阶段的燃烧空气。来自先导燃烧器和主燃烧室的共同火焰接着引起含有可燃成分的气态介质、例如载有溶剂并且穿透壁孔54进入火焰管52的贫气或空气的燃烧。通过在T>1200℃的非常高燃烧温度的空气在此与在同流换热器26中预热并通过壁孔54进入的在例如T≈650℃的温度的空气混合，T≈950℃的反应室温度可在反应室64中产生。该反应室温度可易于根据材料控制并允许馈送到设备12的气态介质有良好处理或净化效果，该处理或净化效果根据过程技术协调。
反应室64具有输入室66，该输入室66沿水平方向延伸并通向呈被输出室74邻接的主室70的形式的反应室64的沿竖直方向68延伸的部分。主室70具有环形区域并且具有截头圆锥形顶部73。
输出室74位于中空圆筒76中，该中空圆筒76以穿过反应室64的中心管为形式。中空圆筒76是引导体。其具有中空圆筒轴线78，中空圆筒轴线78平行于竖直方向68，并且主室70优选地关于中空圆筒轴线78旋转对称。
馈送到设备12的气态介质通过燃烧器44加热。加热后的气态介质接着流经反应室64，介质在反应室64中化学转化。所述介质从反应室进入热气管道30，热气管道30将气态介质馈送到燃气涡轮单元14中的燃气涡轮34。
反应室64的主室70由以中空圆筒76为形式的引导体的壁界定。在设备12的运行期间，流经主室70的气态介质的热量因此通过中空圆筒76的筒壁传递到输出室中的气态介质。主室70中的气态介质的温度和中空圆筒76中的空气的温度在此仅稍微不同；所述温度有利地总体上是例如T≈950℃。
中空圆筒76固定在板体80上，该板体80在底侧上封闭反应室64的主室70。在截头圆锥形顶部73中，中空圆筒76具有带槽形孔81的筒壁，槽形孔81沿纵向方向延伸，并且气态介质可通过槽形孔81离开主室70进入到反应室66的输出室74中。
应当注意，中空圆筒76的筒壁中的孔特别地也可以是圆形或可具有椭圆形或矩形形状，用于旋流91的通过。此外，孔可具有对本领域技术人员来说显得有利的另外形态。此外，如果至少一个引导元件设置在孔处用于使流动介质偏转，具体地说以降低在流动的偏转过程中的压力损失，则是有利的。
中空圆筒76在背离板体80的端部82上被横向地保持在线性引导元件84中，该线性引导元件84具有套筒状构型并固定在顶部73的环形端板86上。中空圆筒76的端部82可沿竖直方向68根据双箭头88在线性引导元件84中移动，以因此能够补偿中空圆筒76和反应室64的壁90的不同大小的热膨胀。
如图5示出，前室66通过孔75通向反应室64的主室70，所述孔75以这样的方式布置成相对于中空圆筒轴线78横向偏离，使得从输入室66馈送到主室70中并通过燃烧器44加热的气态介质被引入到主室70中且带有相对于中空圆筒轴线78的角动量。所述角动量导致气态介质在反应室64中的绕中空圆筒76引导的旋流91，该旋流具有与中空圆筒轴线78重合的气旋轴线。
前室66具有与燃烧器44的火焰管52的轴线对准的轴线51。通过关于中空圆筒轴线78定向轴线51，气态介质沿轴线51从前室66流出进入到主室70中，能够以限定的方式调整气态介质在主室70中的流路。如果气态介质允许靠近中空圆筒轴线78或相对于中空圆筒轴线78倾斜，则对应的流路变短。如果气态介质以关于中空圆筒轴线78的大角动量馈送，则流路对应地延长。
在截头圆锥形顶部73中，旋流91通过反应室的壁90引导到中空圆筒76中的槽形孔81，该壁在此关于竖直方向68倾斜。流经反应室64的气态介质在此经受180°偏转。
当气态介质流经中空圆筒76中的槽形孔81时，所述介质进入输出室74中并在此转化成平行于中空圆筒轴线78的纵向流。在输出室74中，气态介质损失旋流91的角动量，并且因此所述介质接着作为非旋转热气喷射流移动穿过热气管道30进入到燃气涡轮34的涡轮管道38中。
反应室64的几何形状使得流经反应室64的气态介质的停留时段在反应室64中能够基本上相同，这是因为由于反应室64的几何形状，气态介质的短路流动在反应室64中被抑制。
在底侧上封闭反应室64的环形板体80用作中空圆筒76和热气管道30的管的固定支座。本体80借助于保持装置92支撑在环形台阶93上，环形台阶93固定在压力容器32的凸球形基部94上。保持装置92通过顶部70的、圆筒部分72的、和固定在板体80上的中空圆筒76的壁来保持板体80，所述壁容纳在板体80上。保持装置92具有细支撑杆96。板体80通过由热绝缘材料制成的耐压环形盘98连接到支撑杆96。支撑杆96经由热绝缘材料制成的耐压环形盘100固定到压力容器32的凸球形基部94的向内指向部分中的台阶上、即在压力容器32的壁区段上。压力容器32的内部填充有绝缘材料104。压力容器32中的保持装置92的支撑杆96穿过绝缘材料104。从板体80经由保持装置92到压力容器32的壁106上的热流借助于支撑杆96的细横截面几何形状和绝热耐压环形盘98、100而最小化。保持设备92支承反应室64的壁和绝缘材料104中的一部分的重量。
压力容器32中的绝缘材料104是由矿物质材料制成的纤维织物。压力容器32中的绝缘材料104将反应室64的壁支撑在压力容器32的壁106上。通过保持装置92和绝缘材料104支撑压力容器32中的反应室64的壁确保了即使在反应室64中大于950℃的温度下，压力容器32的外壁的温度也不超过60-80℃的温度。在反应室64的顶部70区域，压力容器32中的绝缘材料104形成用作中空圆筒76的端部82的滑动座的凹处。
设备12中的热气管道30同样固定在板体80上。除了截头圆锥形顶部73和板体80外，设备12中的反应室64的壁由金属内衬形式的钢板制成的薄壁管体段108、110、112构成，所述金属内衬通过由钢板制成的管状套筒114、116相连接。
如图6示出，压力容器32由多个圆筒形容器段118、120组装而成，圆筒形容器段118、120由锅炉钢制成，每个圆筒形容器段具有连接凸缘123。类似反应室64的壁，设备12中的馈送管道42的壁和热气管道30的壁也由组装的管段组成。管段是由钢板制成的所谓金属内衬。
设备12因此具有模块化结构，这使得能够通过适当选择相互连接的管体段108、110、112和容器段118、120的数目，以将气态介质进入反应室64的流路构造为使得在此产生对于待处理的气态介质有利的停留时段。用作反应室64中的引导体的中空圆筒76也由中空圆筒段77、79构成，中空圆筒段77、79被引入到用作联接套筒的管状套筒83中。中空圆筒段77、79和管状套筒83由此形成插入式系统。
图7示出了设备的反应室64的部分的替代结构。用作反应室64中的引导体的中空圆筒76在此由在一个端侧端处彼此嵌套的多个中空圆筒段77、79构成。中空圆筒段77、79的长度在此对应于容器段118、120的长度。应当注意，原则上螺钉或卡口机构也可用于连接中空圆筒段77、79。
中空圆筒段77、79在此分别通过支撑元件85支撑抵靠在反应室64的壁上。图8示出了沿线VIII-VIII的支撑元件85的剖视图。支撑元件85被固定在中空体段77、79上。所述支撑元件布置成能够以线性可移动的方式沿箭头87的方向在反应室64中偏移以避免在中空体段77、79的热膨胀期间的机械应力。应当注意，作为其替代实施例，当然原则上也能够将支撑元件85固定在反应室的壁上，并且对于所述支撑元件，提供相对于中空圆筒段的线性可偏移性。
通过对应容器段118、120以及布置在其中的中空体段77、79彼此堆叠，能够以限定的方式调整气态介质引导穿过反应室64的流路的长度。
应当注意，上述设备的反应室64的部分的替代结构也可修改成以便用作引导体的中空圆筒76的中空圆筒段77、79不是通过支撑在反应室64的壁上的支撑元件85来稳定，而是通过连接到中空圆筒76或一体在中空圆筒中的加强结构来稳定。这种加强结构可例如设计成肋或例如呈杆的形式的加强件。
图9和10示出了设备的反应室64的部分的替代结构。气态介质在此被允许借助于方位偏移地布置在环形通道中，使得所述气态介质具有相对于中空圆筒形反应室64的轴线的角动量的多个喷嘴，经由在底侧上包围反应室64的环形管道89进入反应室64。
环形管道89在此用作将反应室64的输入室66连接到反应室64的主室70的分配管道。环形管道89还可形成有仅一个用于气态介质的通道孔或形成有用于气态介质的多个通道孔。
用作反应室64中的引导体的中空圆筒76在此设有螺旋形引导元件95，该螺旋形引导元件95将流入到反应室64中的气态介质引导通过反应室64。螺旋形引导元件95在此形成引导螺旋，并减小流入反应室64的气态介质的平均停留时段的分散。
应当注意，中空圆筒的螺旋形引导元件95可基本上以这样的方式设计，使得其用作具有一个、两个、三个或更多个扭转的引导螺旋。气态介质通过其流出环形管道89进入反应室64的主室70的喷嘴的喷射方向在此适合于引导元件85的螺距。
图11示出热气管道30和馈送管道42与燃气涡轮单元34的涡轮壳体36中的涡轮管道38和压缩机管道40的连接。热气管道30具有管壁121，管壁121借助于保持环122容纳在环形盘124上。环形盘124被固定在压力容器32的壁106上。保持环122因此用作热气管道30的管的固定支座126。在热气管道30的弯头131处存在金属支撑杆，该金属支撑杆用作固定支座并且将热气管道固定在压力容器32的壁上。在板体80上的固定支座和固定支座126之间，热气管道30的管具有补偿器128，该补偿器128被设计成柔性波纹管以补偿管壁沿纵向方向130的热膨胀。
补偿器128因此被夹在借助于金属支撑杆产生的固定支座与固定支座126之间。为了吸收金属支撑杆上的固定支座与板体80之间的长度的延长，提供了另一补偿器(未示出)。
热气管道30的管具有燃气涡轮单元连接部分132，该燃气涡轮单元连接部分132被保持在压力容器32的壁106上的固定支座126中并通向燃气涡轮34的涡轮管道38。在热气管道30的燃气涡轮单元连接部分132中，存在用于补偿热膨胀的另一补偿器138。补偿器138也被设计成柔性波纹管，用于当其温度位于T＝950℃或更高的范围内的热气被引导通过所述热气管道时，补偿热气管道30的壁的线性热膨胀。
燃气涡轮单元连接部分132突出到设备12的压力容器32外并被引入到燃气涡轮单元14中。燃气涡轮单元连接部分136的外径在此以这样的方式选择，使得燃气涡轮单元连接部分能够在具有小游隙的情况下被引入到涡轮管道38中。压力容器32在此在凸缘146处借助于凸缘连接固定地连接到涡轮壳体36，所述凸缘146形成在凸球形基部140上。
燃气涡轮单元连接部分132具有突出到涡轮管道38中的管体并具有补偿器138，该补偿器138被压套在管体上在并固定在管体上。图8示出了图11的细节XII，示出了燃气涡轮单元连接部分132和设备12中的管体154和补偿器138。
补偿器138被压套在管体154上并在面对反应室12的一侧上焊接到管体154。补偿器138的面对燃气涡轮134的端部具有凸形模制区段156，该凸形模制区段156以形式配合的方式接合在涡轮管道38的连接部分158中，该连接部分158具有凹形凹陷。补偿器138因此连接到涡轮管道38，且具有密封作用。
因此获得的效果是，管体154在被加热时能够热膨胀到涡轮管道38中，并且补偿器138的同步膨胀通过补偿器的波纹管的变形来补偿，补偿器138的所述膨胀与加热相关。因此能够确保，在设备12的不同运行状态下，热气管道30在燃气涡轮单元14的一侧上以气密的方式邻接涡轮管道38而没有过大机械应力，该过大机械应力可在过程中损害引入到涡轮管道38中的燃气涡轮的无干扰运行。为此，补偿器138的尺寸优选地以这样的方式设置，使得通过燃气涡轮单元连接部分132的热膨胀引入到涡轮壳体中的力最小，并且例如在T≈950℃的温度下不超过120N。
借助设备12，含有可燃成分的气态介质可被处理，并且/或者其能量可被利用，所述气态介质例如在生物气的生产期间以“贫气”的方式积聚，或者是油漆系统的排气。
总之，具体地说，应当注意本实用新型的如下优选特征：用于处理和/或利用含有可燃成分的气态介质的能量的设备12具有燃烧器44，该燃烧器44具有可加热燃烧室。在设备12中，存在馈送管道42，馈送管道42用于将气态介质馈送到燃烧室中。设备具有反应室64，气态介质能够流动通过该反应室64，并且反应室64具有入口孔67，气态介质通过入口孔67流动到反应室64中。反应室64具有出口孔69，气态介质通过入口孔69离开反应室64进入到热气管道30中，热气管道30用于将处理过的排气从反应室64排出。在反应室64中，存在至少一个引导体76，该至少一个引导体76例如被设计为中空圆筒，用于引导气态介质的流动。
附图标记列表
10能量产生系统、设备
12设备、反应室
14燃气涡轮单元
16箭头
18燃气涡轮
20压缩机
22发电机
26同流换热器
28箭头
30热气管道
32压力容器
34燃气涡轮
36涡轮壳体
38涡轮管道
40压缩机管道
42馈送管道
43部分
44燃烧器
51轴线
52火焰管
54壁孔
55凸球形基部
56燃烧器凸缘
60压力容器
62管状部分
64反应室
66输入室
67入口孔
68方向、纵向方向
70主室
73顶部
74输出室
75孔
76中空圆筒
77,79中空圆筒段
78中空圆筒轴线
80板体
81孔
82端部
83管状套筒
84线性引导元件
85支撑元件
86端板
87箭头
88双箭头
89环形管道
90壁
91旋流
92保持装置
93环形台阶
94凸球形基部
95引导元件
96支撑杆
98,100环形盘
104绝缘材料
106壁
108,110,112管状体段
112设备
114,116套筒
118,120容器段
121管壁
122保持环
123连接凸缘
124环形盘
126固定支座
128,138补偿器
130纵向方向
131弯头
132燃气涡轮单元连接部分
140凸球形基部
142,144,150箭头
146,148凸缘
152线性引导元件
154管体
156模制区段
158连接部分

Claims (20)

1.一种用于处理和/或利用气态介质能量的设备(12)，所述气态介质含有可燃成分，所述用于处理和/或利用气态介质能量的设备(12)具有：
燃烧器(44)，所述燃烧器(44)具有能够加热的燃烧室，
馈送管道(42)，所述馈送管道(42)用于将气态介质馈送到所述燃烧室中，以及
反应室(64)，气态介质能够流动通过所述反应室(64)，并且所述反应室(64)具有入口孔(67)，所述气态介质通过所述入口孔(67)流动到所述反应室(64)中，并且所述反应室(64)具有出口孔(69)，所述气态介质通过所述出口孔(69)离开所述反应室(64)进入到热气管道(30)中，所述热气管道(30)用于将处理过的排气从所述反应室(64)排出，
其特征在于，
至少一个引导体(76)用于引导气态介质在所述反应室(64)中的流动，
其中，所述引导体(76)布置在所述反应室(64)的在纵向方向(68)上延伸的部分(70)中，
其中，所述引导体被设计成中空圆筒(76)，所述中空圆筒(76)在所述纵向方向(68)上延伸并且所述中空圆筒(76)具有至少一个壁孔(81)，所述壁孔(81)将用于气态介质通过的所述热气管道(30)连接到所述反应室(64)的所述部分(70)，
其中，绕所述引导体(76)以旋流(91)引导所述气态介质，所述旋流(91)具有在所述纵向方向上延伸的气旋轴线，
其中，所述引导体(76)穿过所述反应室(64)的在所述纵向方向(68)上延伸的所述部分(70)，
其中，所述反应室(64)的在所述纵向方向(68)上延伸的所述部分在一侧上由板体(80)封闭，所述板体(80)将所述引导体(76)容纳在固定支座(126)上，
其中，所述引导体(76)至少部分地在所述纵向方向(68)上以至少轴向可移动的方式被引导。
2.根据权利要求1所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述引导体(76)具有至少一个螺旋形引导元件(95)，所述引导元件(95)在沿所述纵向方向(68)延伸的所述部分(70)中绕所述引导体(76)引导所述气态介质。
3.根据权利要求1或2所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述中空圆筒(76)将在其内部中的所述气态介质的所述旋流(91)转化成纵向流。
4.根据权利要求1至2中的一项所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述热气管道(30)具有固定在所述板体(80)上的管体。
5.根据权利要求1至2中的一项所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述反应室(64)具有前室(66)，所述前室(66)将所述燃烧器(44)的燃烧室连接到所述反应室(64)的在所述纵向方向(68)上延伸的所述部分(70)。
6.根据权利要求1至2中的一项所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述反应室(64)布置在压力容器(32)中，所述压力容器(32)填充有绝缘材料(104)并包围所述反应室(64)。
7.根据权利要求6所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述反应室(64)具有壁(106)，所述壁(90)至少部分地由插在一起的管体段(108、110、112)组成。
8.根据权利要求7所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述反应室(64)的壁(90)是透气的。
9.根据权利要求6所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述反应室(64)的壁(90)在所述压力容器(32)中的一侧上被固定在用作所述引导体(76)的固定支座的板体(80)上。
10.根据权利要求9所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述板体(80)被容纳在保持装置(92)上，所述保持装置(92)利用穿过所述绝缘材料(104)的一个或多个支撑元件将所述板体(80)连接到所述压力容器(32)的壁区段。
11.根据权利要求6所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述压力容器(32)由多个容器段(118、120)组装而成。
12.根据权利要求1至2中的一项所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述燃烧器(44)的燃烧室形成在火焰管(52)中，所述火焰管(52)具有面对所述反应室的口孔。
13.根据权利要求12所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述火焰管(52)布置在与所述馈送管道连通的管区段部分(62)中，并且所述火焰管(52)具有多个壁孔(54)，所述气态介质能够通过所述壁孔(54)从所述馈送管道(42)进入到所述燃烧器(44)的燃烧室中。
14.根据权利要求1至2中的一项所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述热气管道(30)具有如下的部分(43)，所述部分(43)热联接到用于将气态介质馈送到所述反应室(64)中的所述馈送管道(42)以用于传热。
15.根据权利要求1至2中的一项所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述热气管道(30)具有带补偿器(128、138)的管，所述补偿器(128、138)用于补偿热线性膨胀。
16.根据权利要求1所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备，其特征在于，所述引导体(76)至少部分地在背离所述板体(80)的端部(82)上以至少轴向可移动的方式被引导。
17.一种能量产生系统(10)，其特征在于，所述能量产生系统(10)具有：
根据权利要求1至16中的任一项所述的用于处理和/或利用气态介质能量的设备(12)，和
燃气涡轮单元(14)，所述燃气涡轮单元连接到所述用于处理和/或利用气态介质能量的设备(12)的热气管道(74)。
18.根据权利要求17所述的能量产生系统，其特征在于，所述能量产生系统(10)具有
燃烧器(44)，所述燃烧器(44)具有能够加热的燃烧室，
馈送管道(42)，所述馈送管道(42)用于将气态介质馈送到所述燃烧室中，以及
反应室(64)，气态介质能够流动通过所述反应室(64)，并且所述反应室(64)具有入口孔(67)，所述气态介质通过所述入口孔(67)流动到所述反应室(64)中，并且所述反应室(64)具有出口孔(69)，所述气态介质通过所述出口孔(69)离开所述反应室(64)进入到热气管道(30)中，所述热气管道(30)用于将处理过的排气从所述反应室(64)排出，
其中，所述燃气涡轮单元(14)具有涡轮管道(38)，
其中，
所述热气管道(30)包括带有燃气涡轮连接部分(132)的管，所述燃气涡轮连接部分(132)在设备侧被保持在固定支座(126)中，并且所述燃气涡轮连接部分(132)具有管体(154)，所述管体(154)突出到所述涡轮管道(38)中并且部分地包围所述管体(154)的补偿器(138)被固定在所述管体(154)上，所述补偿器具有模制区段(156)，所述模制区段(156)以形式配合的方式支承在匹配模制区段(158)上，用于热气管道(30)与涡轮管道(38)的气密连接，所述匹配模制区段(158)形成在所述涡轮管道(38)上。
19.一种能量产生系统(10)，所述能量产生系统(10)具有
设备(12)，所述设备(12)用于处理和/或利用含有可燃成分的气态介质的能量，
燃烧器(44)，所述燃烧器(44)具有能够加热的燃烧室，
馈送管道(42)，所述馈送管道(42)用于将气态介质馈送到所述燃烧室中，
反应室(64)，气态介质能够流动通过所述反应室(64)，并且所述反应室(64)具有入口孔(67)，所述气态介质通过所述入口孔(67)流动到所述反应室(64)中，并且所述反应室(64)具有出口孔(69)，所述气态介质通过所述出口孔(69)离开所述反应室(64)进入到热气管道(30)中，所述热气管道(30)用于将处理过的排气从所述反应室(64)排出，以及
燃气涡轮单元(14)，所述燃气涡轮单元(14)连接到所述设备(12)的热气管道(74)并且具有涡轮管道(38)，
其特征在于，
所述热气管道(30)包括带有燃气涡轮连接部分(132)的管，所述燃气涡轮连接部分(132)在设备侧被保持在固定支座(126)中，并且所述燃气涡轮连接部分(132)具有管体(154)，所述管体(154)突出到所述涡轮管道(38)中并且部分地包围所述管体(154)的补偿器(138)被固定在所述管体(154)上，所述补偿器具有模制区段(156)，所述模制区段(156)以形式配合的方式支承在匹配模制区段(158)上，用于热气管道(30)与涡轮管道(38)的气密连接，所述匹配模制区段(158)形成在所述涡轮管道(38)上。
20.根据权利要求17或19所述的能量产生系统，其特征在于，所述燃气涡轮单元(14)包括燃气涡轮(42)，所述燃气涡轮(42)在运动方面联接到压缩机(44)，所述压缩机(44)将含有可燃成分的气态介质馈送到所述设备(12)。
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