本发明涉及原料气净化领域。本发明尤其涉及含有水蒸气的、携带有机污物的原料气、尤其是废气蒸汽的净化，以对排气去味和/或转化。本发明还涉及一种用于执行原料气/废气蒸汽净化方法的净化装置。
背景技术：
尤其为了去味，可以在使用热设备、例如再生热氧化设备的情况下进行原料气净化。然而为了保持对于热的原料气净化所需的系统温度，大的能量消耗在此大多是必需的。所述大的能量消耗的原因主要在于，通常首先进行分离过程，以便将水与原料气中的例如有机粉尘，尤其是脂肪、油和/或蛋白质颗粒分离。由此会损失能对供应至用于原料气净化的热设备的原料气流进行氧化的、具有高热值的物质，这降低了热转化的效率。此外必须以昂贵的方式对在分离过程中积累的物质进行再处理和/或专门将其作为特种废物清除。相反地，如果人们放弃用于预处理原料气的分离过程，则在热转化的进程中会出现在换热器材料(热交换器材料、储热材料)处的吸附、阻塞或其他方式的沉积，这可能大幅缩短设备的工作寿命和/或显著提高维护费用。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供一种用于净化含有水蒸气的原料气流、尤其是具有有机污物的废气蒸汽的方法，其能以简单和成本效益高的方式被执行。
所述目的根据本发明通过下述方式得以实现，即该方法包括：
将原料气流供应至重整区域，在该重整区域中包含在原料气流中的有机污物与包含在原料气流中的水蒸气进行化学反应，由此获得被重整的原料气流；
将被重整的原料气流以及氧化剂流供应至氧化区域，在该氧化区域中被重整的原料气流的组分与氧化剂流的氧化剂进行化学反应，由此获得净化气流。
优选地，包含在原料气流中的有机污物在没有供应氧气的情况下与包含在原料气流中的水蒸气进行反应。
尤其地，污物是或包括液态的污物和/或固态的污物和/或气态的污物。
通过在根据本发明的方法中原料气流首先被重整并且接下来才借助供应氧化剂，优选空气、新鲜空气、环境空气、含有氧气的排出气、工艺排出气等进行热转化，优选地在氧化时能使用包含在原料气流中的热值并且因此能实现节省燃料的或在其他情况下例如节省能量的热的原料气净化。此外，这种方法优选是比较简单和低成本的，因为可以放弃在前的分离步骤。
可以规定，净化气流被供应至换热器、尤其是冷凝器，并且借助换热器、尤其是借助冷凝器来冷凝包含在净化气流中的水蒸气。由此尤其能减小在净化气体输出部中的净化气流的体积和/或体积流量，因此最终能获得净化装置的高效节能的穿流。
在重整区域中的化学反应优选是间接式(allotherme)和/或热液式的气化。有利地，为了蒸汽重整的能量需求，水煤气变换反应优选地可以在第一流动腔中。
对此替选地或补充地可以规定，在氧化区域中的化学反应是利用辅助能量进行的反应和/或自热氧化。含有水蒸气的原料气流的水蒸气优选地用作尤其是在重整区域中的气化介质。利用辅助能量进行的反应优选是燃烧。
优选地可以用各种热再生排出气净化设备(tra)执行该方法。尤其地，根据本发明的解决方案不仅可以用净化装置的在附图中示例性地示出的实施方式执行，而且更确切地说还可以用多种由此组成的变型方案执行。
例如可以设置线性布置的回热器腔(regeneratorkammer)作为流动腔。还可以设置旋转设备、尤其是根据ep0548630a的转阀装置。优选地也可以根据wo01/88436a1基于氧化剂(oxidizern)、例如恩姆易基机械设备系统公司(megtecsystems,inc.)的产品
wo01/59367a1、au2001-232509a1、wo1995/024590a1、ep1906088b1。
在此明确地参考所有文中提到的资料并且其内容在此通过引用构成本发明的一部分。
有益的可以是，借助包括多个流动腔的净化装置执行该方法，其中流动腔中的第一流动腔至少暂时形成重整区域，且其中流动腔中的第二流动腔至少暂时形成被供应净化气流的储热区域。
此外可以规定，净化装置包括至少一个第三流动腔，所述第三流动腔至少暂时形成预热区域，氧化剂流在该氧化剂流被供应至氧化区域之前被供应至该预热区域以对该氧化剂流进行预热。
有利地可以是，原料气流和/或净化气流和/或氧化剂流循环地/交替地分别被供应至不同的流动腔，从而流动腔交替地分别形成重整区域和/或储热区域和/或预热区域。
优选地，根据相应的流动腔是形成重整区域或是形成储热区域而在不同的方向上穿流过流动腔。
尤其地，当流动腔形成重整区域时该流动腔中的主流动方向与当同一流动腔形成储热区域时该流动腔中的主流动方向相反。
优选地，流动腔被交替地加热和冷却，尤其是借助净化气流加热和/或借助原料气流和/或氧化剂流冷却。
流动路径的切换循环地/交替地实现和/或例如由专利文献ep1906088b1已知(也已知为
优选地，流动腔配设有储热材料，例如至少局部填有储热材料。
优选地，储热材料是或包括不同的陶瓷材料的成分(例如已知为
储热材料尤其可以包括致密烧结的和/或平滑的和/或高度多孔的和/或用催化剂材料涂层的和/或陶瓷的储存材料或由其构成。此外优选地，储热材料可以是由致密烧结的储存材料和/或平滑的储存材料和/或高度多孔的储存材料和/或用催化剂材料涂层的储存材料和/或陶瓷的储存材料构成的成分。
有益地可以是，原料气流具有小于5vol.％、尤其是小于3vol.％、优选地小于1vol.％的氧化剂含量、尤其是氧气含量。
原料气流尤其是废气蒸汽。
优选地，原料气流饱含水蒸气。
优选地，原料气流在没有添加其他介质的情况下被供应至重整区域。尤其地，在原料气流被供应至重整区域之前，优选地没有含有氧化剂的气流被供应至原料气流。
优选地，在重整区域中，原料气流被加热到至少约600℃、尤其至少约750℃、例如至少约800℃、特别优选地至少850℃。
可以规定，在重整区域中的原料气流和/或在储热区域中的净化气流和/或在预热区域中的氧化剂流分别通过储热装置的储热单元来引导，其中一个或多个或所有储热单元尤其通过陶瓷的流通体、例如陶瓷成型(formkeramisch)的流通体构成或包括这种流通体。
陶瓷的流通体的优选多孔的表面尤其作为间接式和/或热液式的气化的加速因素起作用。
优选地，储热单元具有催化材料，例如催化的涂层和/或起催化作用的组分。
催化作用在此优选地始终涉及原料气流的重整。
可以规定，原料气流在被供应至重整区域之前和/或氧化剂流在被供应至预热区域之前和/或之后借助换热器和/或加热装置被加热。
有益的可以是，加热装置是燃烧器、例如气体燃烧器和/或油燃烧器或包括这种燃烧器。替选地或补充地，加热装置也可以包括电加热设备，例如红外线加热器、电阻加热器和/或类似设备。在此可以直接地通过热气流的供应但也可以间接地经由换热器将热量传递到原料气流和/或氧化剂流上。
尤其可以规定，原料气流和/或氧化剂流被加热到至少约90℃、例如至少约95℃、优选地至少约100℃，尤其是以避免水在净化装置、尤其是热排出气净化设备的区域中冷凝。
有利地可以是，净化气流首先被供应至储热区域并且接下来被供应至下游的换热器，其中净化气流借助换热器尤其被冷却成，使得形成冷凝物并且最初还包含在净化气流中的热由此被传递到换热器上和/或用于其他方面。优选地，通过冷凝出被包含的水蒸气来减少净化气体体积流量，这对于用于运送原料气和净化气流的能量需求而言是有利的。尤其优选地可以规定，在冷凝器中产生低于环境压力的负压，由此降低用于为了原料气净化而运送原料气和净化气流的能量需求。
有利地可以是，氧化剂流在重整区域旁边和/或独立于原料气流的流动路径被供应至氧化区域。
尤其地，氧化剂流优选地穿过与形成重整区域的流动腔分开的流动腔被供应至氧化区域。
在本发明的设计方案中可以规定，根据原料气流的质量流量和/或体积流量和/或根据流出的净化气流中的氧气含量来控制和/或调节氧化剂流的质量流量和/或体积流量。尤其是控制和/或调节成，在氧化区域和/或净化气体输出部中实现预先规定的氧化剂含量和/或预先规定的温度。
包含在原料气流中的污物、尤其是有机化合物尤其通过蒸汽重整在重整区域中被分解和转化。由此获得的被重整的原料气流尤其包括气态的能氧化的和/或有机的物质(substanzen)，例如氢气、甲烷和/或一氧化碳。
尤其地，在至少一个流动腔中在储热单元的多孔的和/或陶瓷的表面处发生蒸汽重整。
必要时还可以利用包含在原料气流中的氧化剂、尤其是氧气以尤其通过碳氢化合物的部分氧化(例如由此产生一氧化碳)来提供对于蒸汽重整必需的能量的一部分。
例如借助接下来的水煤气变换反应优选地可以提供用于蒸汽重整、尤其是第一流动腔中的蒸汽重整的其他的能量。
需要用于蒸汽重整的活化能量的主要部分优选地由重整区域中的储热材料和/或换热器提供。尤其地，借助流动腔中的储热单元提供能量，该流动腔为此尤其通过来自净化气流的热传递在此前已经被加热。此外有利地，从蒸汽重整和/或水煤气变换反应中提供能量。
在该方法中，尤其可以设置两个、三个或多于三个流动腔。
优选地，始终借助氧化剂流吹扫至少一个流动腔。
优选地，始终借助净化气流加热至少一个流动腔、优选地包含在其中的储热材料。
优选地，借助原料气流利用储热材料的在至少一个流动腔中包含或提供的热。
优选地，在氧化区域中原料气流的有机组分与来自氧化剂流的氧化剂反应。在此，水蒸气份额以及与环境空气相比减少的氧气含量用于使氮氧化物的热力学的形成最小化。在优选地被供应净化气流的储热区域中，优选地设有起加速反应作用的储热材料。增大所述表面的储热材料优选地能实现在流动腔的尤其上部储热区域中的二次氧化，以便转化和/或无害化还包含在净化气流中的剩余污物、尤其是并未完全氧化的物质。
借助换热器从净化气流输出的热尤其可以用于尤其在作为氧化剂流被供应之前预加热工艺排出气和/或环境空气。在此，积累的冷凝物优选地再次被供应至生产过程。
本发明的目的还在于提供一种用于净化原料气流的净化装置，其结构简单并且能以成本效益高的方式运行。
该目的根据本发明通过用于净化具有有机污物的含有水蒸气的原料气流的净化装置得以实现，其中净化装置包括：
用于将原料气流供应至净化装置的重整区域的原料气供应部，在所述重整区域中包含在原料气流中的有机污物与包含在原料气流中的水蒸气进行化学反应，由此可以获得被重整的原料气流；
和用于将氧化剂流供应至净化装置的氧化区域的氧化剂供应部，在所述重整区域中被重整的原料气流的组分与氧化剂流的氧化剂进行化学反应，由此可以获得净化气流。
根据本发明的净化装置尤其适于执行根据本发明的方法。
净化装置优选地具有一个或多个与根据本发明的方法相关地描述的特征和/或优点。
此外，根据本发明的方法可以具有一个或多个与根据本发明的净化装置相关地描述的特征和/或优点。
优选地，净化装置包括尤其是布置在净化气体输出部中的换热器、尤其是冷凝器。优选地，借助换热器、尤其借助冷凝器能冷凝包含在净化气流中的水蒸气。尤其地，由此可以减小净化气体输出部中的净化气流的体积和/或体积流量，由此最终可以获得净化装置的高效节能的穿流。优选地，在换热器中、尤其在冷凝器中可以产生低于环境压力的负压，由此可以降低用于为了原料气净化而运送原料气流和净化气流的能量需求。
有益地可以是，净化装置包括控制装置和多个尤其是配设有储热材料的流动腔，其中净化装置借助控制装置能被置于不同的运行模式下。
优选地，在第一净化模式下，借助原料气供应部能将原料气流供应至流动腔中的至少一个第一流动腔并且借助净化气体输出部能从流动腔中的至少一个第二流动腔输出净化气流。所述模式优选地以循环反复的方式尤其利用全部流动腔、然而至少利用至少两个流动腔进行。
此外可以规定，能借助控制装置将净化装置置于其他运行模式下，例如第二或第三或第四净化模式下，在其中其他流动腔被设置用于原料气流和/或净化气流的传输(durchleitung)。
至少一个第三流动腔优选地在至少一个净化模式下被吹扫。能被供应氧化剂流、尤其是新鲜空气流、工艺排出气流和/或工艺气流的所述至少一个第三流动腔优选地包含尤其用于在所述氧化剂流被供应至氧化区域上游的储热区域之前加热氧化剂流的预热设备。
净化装置尤其包括再生热氧化装置(rto)或由其构成。
有利地可以是，净化装置包括多个流动腔，原料气流、净化气流和/或氧化剂流能穿流该流动腔，其中该流动腔分别包括储热单元。
优选地，一个或多个或所有储热单元具有由不同的、耐温度变化的固体材料、尤其是不同的储热材料构成的层结构。
对此替选地或补充地，一个或多个或所有储热单元可以具有一个或多个用于影响气体的流入、穿流或流出的流动层。
例如设有由不同的储热材料和/或流动材料构成的层结构。
可以规定，第一层由致密烧结的陶瓷材料构成。由此尤其可以避免湿气侵入材料中，这能导致储存材料的阻塞、气味传播、成盐。
至少一个第二层优选地由黏土陶瓷或类似的储存材料构成，其中所述黏土陶瓷或类似的材料可以具有与第一层的材料相比更大的空间密度。因此优选地，在所述第二层中可以储存更多的能量。
例如，第三层优选地包括莫来石材料、优选多孔的莫来石材料。这种莫来石材料优选地具有加速反应的作用，这种作用尤其可以从材料中金属的痕迹和表面增大得出。
作为第四层例如设有由产生紊流的材料、例如鞍形填料和/或球体构成的填充部，由此能优化被重整的原料气至氧化区域的流入并且因此能实现氧化区域中优化的氧化。此外，所述填充部优选地能实现净化气流流动腔的流入的均衡
在层结构的替选实施方式中也可以设置有附加的层或省去所提到的层之一。
附图说明
以下说明书和实施例附图描述了本发明的其他优选特征和/或优点。
附图中：
图1示出了净化装置的第一实施方式的示意图，该净化装置用于通过调节净化气流中的氧气含量净化含有水蒸气的、具有有机污物的原料气；
图2示出了净化和吹扫模式下的净化装置的对应于图1的示意图；
图3示出了净化模式下的净化装置的对应于图1的示意图；以及
图4示出了净化装置的储热装置的储热单元的结构的示意性剖视图。
相同或功能等效的元件在所有附图中配设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1至4所示的整体以100标记的净化装置尤其用于净化原料气。
净化装置100特别适于净化废气蒸汽，其也已知为蒸发物(brodem)或水蒸气(wrasen)。
净化装置100尤其包括用于对废气蒸汽中的气味和其他污物进行热转化的再生热氧化装置102。
优选地，净化装置100包括重整区域104、储热区域106和预热区域108。
借助净化装置100的原料气供应部110能将待净化的原料气供应至重整区域104。
优选地，通过氧化剂供应部112和/或吹扫气体供应部114能将氧化剂和/或吹扫气体供应至预热区域108。
优选地还设有净化装置100的净化气体输出部116，通过该净化气体输出部能输出从原料气产生的净化气体。
因此，净化气体输出部116尤其是净化装置100的排气输出部118。
净化气体输出部116尤其与储热区域106相接或包括该储热区域。
净化装置100的多个换热器120优选地用于加热或冷却气流，以便最终优化净化装置100的能效。
此外，优选地设有净化装置100的储热装置122，借助该储热装置能暂存在净化装置100中产生的热并且为了净化装置100的优化的运行能再次利用该热。
为此，储热装置122尤其包括多个储热单元124。
净化装置100包括氧化区域126，该氧化区域与重整区域104和预热区域108相接并且尤其通入储热区域106中。
在净化装置100的图1至4所示的实施方式中，重整区域104、预热区域108和储热区域106不是位置固定的，而是根据原料气和氧化剂的供应部的位置以及根据净化气体的输出部随时间变化地通过净化装置100的不同的流动腔128形成。
每个流动腔128在此包括储热装置122的储热单元124，从而能根据相应的气体供应向流动腔128供热或能根据气体输出从该流动腔中提取热。
净化装置100的一个或多个可选的加热装置能补充于储热装置122和/或补充于换热器120帮助优化净化装置100的运行。
如尤其从图2和3的对比得知，流动腔128根据净化装置100的相应的运行模式(净化模式)在不同的方向上被穿流。
为了优化的利用和/或热传递，在流动腔128中的储热单元124优选地配设有层结构。
如从图4中获悉，在此尤其可以规定针对原料气的供应和穿行引导的优化。为此尤其设有第一层130a，其例如由致密烧结(dichtgebrannt)的陶瓷材料构成。
与第一层130a相接的第二层130b优选地由黏土陶瓷或类似的陶瓷材料构成并且具有与第一层130a的材料相比更高的密度。由此可以实现具有高储热容量的区域。
与第二层130b相接的第三层130c例如包括莫来石材料，其可有效加速反应并且有助于优化流动腔128内的反应动力学过程。
最后，与第三层130c相接的第四层130d优选地用于优化通至与储热单元124相接的氧化区域126的入流。为此，第四层130d例如具有由产生紊流的材料、例如鞍形填料构成的填充部。
在原料气如图4所示穿流储热单元124时，储热单元124用作净化装置100的重整区域104。
当同一储热单元124或在结构上相同的其他储热单元124用作储热区域106时，流动方向反转。
净化装置100优选地包括尤其用于检测氧气的氧化剂传感器140，该氧化剂传感器借助控制单元141控制或调节经由氧化剂供应部112供应的氧化剂的体积流量。
优选地将一个共同的或两个单独的切换单元115用于短暂地吹扫氧化剂。
净化装置100的图1至4所示的实施方式优选地以下述方式工作：
例如为废气蒸汽的原料气经由原料气供应部110被引导至构成重整区域104的第一流动腔128a。
在所述第一流动腔128a中布置有例如对应于在图4中示意性地示出的实施方式的储热单元124。
所述储热单元124在供应原料气之前被加载热，从而被供应的原料气此时借助储热单元124被加热。尤其实现至少约750℃、例如至少800℃的温度。
在高温的情况下，原料气的组分被分解，从而尤其由碳氢化合物和水得到被重整的原料气、例如水煤气。尤其地，长链的碳氢化合物和难挥发的碳氢化合物尽可能转化成甲烷、一氧化碳、氢气和其他易燃的物质。
原料气具有非常低的氧气份额，其在5vol.％以下、尤其最高约为1vol.％，从而易燃的组分在重整区域104中不会氧化，而是能从重整区域104被引到氧化区域126中。
尤其地，在此已经被引导穿过重整区域104的全部原料气流作为被重整的原料气流被供应至氧化区域126。
在氧化区域126中，被重整的原料气流遇到含有氧化剂的气流、尤其是氧化剂流。
氧化剂流尤其是空气或空气混合物或含有氧化剂的、尤其是含有氧气的工艺气体。
氧化剂流经由氧化剂供应部112被供应至第三流动腔128c。在此注意，氧化剂流的温度为至少接近100℃或更高、例如为至少100℃、优选为至少约110℃。由此可以优选地避免水的不希望的冷凝。
可以借助可选的加热装置和/或一个或多个换热器120来加热氧化剂流。在此这优选地是预加热。
首先在流动腔128c中将氧化剂流加热到希望的温度，以便可以将该氧化剂流供应至氧化区域126。在此优选地，氧化剂流的目标温度为至少750℃、例如至少约800℃、尤其约850℃。
这种加热到目标温度在流动腔128中尤其通过下述方式实现，即例如根据图4所示的实施方式，第三流动腔128c也具有储热单元124。例如在使用净化气流的情况下，所述储热单元124优选地在供应氧化剂流之前被加热。
优选地，氧化剂流具有至少约为15vol.％、例如至少约为18vol.％、优选约为21vol.％的氧气含量。
被加热的被重整的原料气流与被加热的氧化剂流在氧化区域126中的合并引起了被重整的原料气流的可燃的组分在氧化区域126中的氧化，由此尤其是被重整的原料气流中的碳氢化合物、一氧化碳和氢气尤其被氧化成二氧化碳和水。
由此最终可以获得净化气流，其从氧化区域126经过形成储热区域106的第二流动腔128b被输出。
净化气流在储热区域106中将其热的至少一部分排放至布置在第二流动腔128b中的储热单元124。所述储热单元124优选是对应于图4所示的实施方式的储热单元124。
净化气体在穿流过形成储热区域106的第二流动腔128b之后通过净化气体输出部116被输出。借助可选的换热器120能将还残留在净化气体中的热量优选至少部分地从净化气流输出并且因此能用于其他方面。
净化装置100的前面描述的净化运行(例如根据图1，其尤其示出了正常运行)优选地可以被保持到直至储存在第一和第三流动腔128a、128c的储热单元124中的热量不再足以用于充分地加热原料气流和/或氧化剂流或不再足以用于在重整区域104中充分的反应。优选地通过测量、计算或其他对流动腔中的能量含量的查明，尤其在使用控制模块、例如控制模块xtrabalance的情况下通过进行流动腔的能量比较来确定切换的时机。
如果不能再进行充分地加热，优选地借助控制装置115将净化装置100置于吹扫运行中(参见图2)，在其中例如借助吹扫气体供应部114短暂地将环境空气供应至第三流动腔128c。将原料气和吹扫气体供应至第一流动腔128a和/或将净化气体供应至第二流动腔128b。尤其借助例如是环境空气的吹扫气体实现储热单元124的净化，以便最终在接下来的流动反转时避免气味或有害气体的不希望的排放。
在吹扫过程之后，原料气不再被供应至第一流动腔128a，而是例如被供应至第二流动腔128b，该第二流动腔在这种情况下因此不再构成储热区域106，而是现在构成重整区域104(参见图3)。
最终，布置在第二流动腔128b中的储热单元124之前已经基于净化气流的供应而被大幅加热并且因此现在构成了用于进行用于重整原料气流的重整过程的充分的热源。
之前已经形成重整区域104的第一流动腔128a现在相应地形成了吹扫区域108，从而在氧化区域126中产生的净化气流现在经由第三流动腔128c被输出。
布置在第三流动腔128c中的储热单元124由此被加热并且因此被准备稍后用作重整区域104或也用作预热区域108。
除了净化装置100的图2和3所示的运行模式之外可以实现多种其他的运行模式。尤其地，图1、2和3所示的、形成预热区域108的第三流动腔128c也以规律的间隔被用于净化气体的导出/输出(参见图3)并且由此被准备再次用作预热区域108或也再次用作重整区域104。
尤其根据净化气流中的氧气含量来控制氧化剂供应部112。尤其地，氧化剂量、尤其是氧化剂体积流量和/或氧化剂质量流量优选地被控制和/或调节成，使得包含在被重整的原料气流中的物质在氧化区域126中被可靠地氧化。相应的调节例如可以与温度相关、与氧气相关或也可以与净化气流的成分相关。此外当然可以考虑多种其他控制参数和/或调节参数。
通过在所描述的净化装置100中由原料气流产生被重整的原料气流，此后原料气流用氧化剂进行化学转化，能以特别简单和成本效益高的方式运行净化装置100。此外可以避免附加装置，例如分离器和清洗器。
在一种改进方案中还可以规定，净化气流被供应至冷凝器，尤其被供应至布置在净化气体输出部116中的构造为冷凝器的换热器120。由此优选地，尤其通过将包含在净化气流中的水蒸气凝结出，能减小净化气流的体积，。因此优选地，在冷凝器中可以产生低于环境压力的负压，由此可以降低用于为了原料气净化而运送原料气流和净化气流的能量需求。
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