利用旋转产生的热能焚烧物质的方法和设备与流程

本发明总体上涉及用于将热能(热量)输入到流体中的系统和方法。具体而言，本发明涉及一种用于在与通过在高温和极高温度下进行焚烧来处置有害和/或有毒物质相关的工业过程中优化能效并减少温室气体和颗粒排放的工具和方法。

背景技术：

1、工业界和政府一直在努力寻找用于实现显著减少温室气体(ghg)排放的技术。挥发性有机化合物(voc)和有害空气污染物(hap)向大气中的排放是一个重大环境问题，因为其中一些物质具有光化学臭氧产生潜力(pocp)、臭氧消耗潜力(odp)、全球变暖潜力(gwp)、毒性、致癌性和局地臭味损害的可能性。挥发性有机化合物不受控制地向大气中排放会导致它们成为温室气体。因此，防止挥发性有机化合物的排放被认为是关键工业过程的运转所面临的最重要问题之一。

2、几乎任何工业设施都会产生废气，包括但不限于：炼油和石化产品生产、天然气处理、沼气处理、化学处理、食品和饮料加工、采矿、油漆/喷雾剂生产、制药行业和医疗设备制造、以及土壤和地下水修复。在这些工业中，焚烧可用于处置废料流和/或进行空气质量管理。

3、焚烧是处置包括工业气流、各种液体、固体以及它们的混合物在内的几乎所有废物的最著名方法之一。通常将来自工业空气流的气态污染物(例如voc和hap)在热焚烧炉中销毁，该热焚烧炉也被称为热氧化器。这些污染物通常基于烃，并且可能由有机化合物的复杂混合物组成。有时，污染物除了包含氢和碳以外，还可能包含各种含硫(s)和含氮(n)的化合物。在被通过热燃烧销毁时，它们被化学氧化从而形成二氧化碳和水。这种包含碳、氢、氧以及在某些情况下还包含氮和硫的有机化合物的混合物的燃烧可以通过由方程式1a和1b表示的总放热反应来描述：

4、

5、

6、热氧化器的废气除了包含二氧化碳和水之外，还可能包含氮氧化物、酸性气体、痕量金属和其它有害空气污染物，这些物质是从存在于废物中的化合物的燃烧或辅助燃料的燃烧产生的。在焚烧炉/氧化器后设置用于去除这些化合物的洗涤器或类似设备能够提供一种经济有效且对环境有益的途径来控制废料流；但是，这大大增加了焚烧系统的安装和运行成本。

7、热氧化器的主要类型包括直接火焰/直接燃烧型热氧化器(后燃器)、催化型热氧化器(cto)、蓄热型热氧化器(rto)和回热型氧化器。在设计有效的热氧化器时要考虑的因素包括氧化器内部(燃烧室中)的温度、停留时间和湍流。温度必须高到足以点燃废气中的有机化合物。根据待燃烧的废物的性质，热氧化器在590-1200℃的温度范围内运行。停留时间(废气流在燃烧室中花费的时间)必须足以使燃烧反应发生，根据废气的类型，停留时间通常是0.2-1秒。湍流又限定将氧气与废气混合以实现后者的完全燃烧所需的燃烧空气的适当流量。

8、常规的热氧化器系统如图1c所示。废气在被设置为燃烧室的焚烧炉101中燃烧，在该燃烧室中，火焰由辅助燃料(qaf)、废气和在必要时添加的补充空气(qa)的组合维持(在最简单的直接燃烧型系统中)。通常，废气流中的全部有机物(挥发性有机化合物和其他物质)的燃烧所释放的能量不足以将其自身温度提高到期望水平。在这些情况下，必须添加辅助燃料(例如天然气)来提高温度(参见图1c中的qaf)。符号“q”表示在过程中产生的和/或向过程中输入的热能(热量)。在废气通过火焰时，废气被从其入口温度(qwi)加热到其点火温度(后者取决于废物的性质)。废气预热器102和热量回收装置104(在此被配置成二次能量回收热交换器)是布置在焚烧设施中的能量回收装置。在某些情况下，热量回收装置不是焚烧炉/燃烧室的一部分(燃烧室被定义为(废)物质点火和燃烧的腔室)；但是，许多工业热氧化器具有至少一个集成到焚烧炉中的预热器(102)来预热废气。第一热交换器102的入口和出口处的废气(烟道气)被相应地表示为fi和fo。

9、废水焚烧是在使用空气氧化有机和无机废水污染物的同时在通常接近大气压的压力下和730℃至1200℃的温度范围内加热和/或蒸发含水部分的过程。焚烧是处理来自多化学产品工厂的废水的一种有效途径，这些废水带有各种有毒废水流，不能将这些有毒废水流送到常规的废水处理厂。废水可能源自工业或市政部门或任何其它来源。

10、除了接收固体废物作为原料之外，固体废物焚烧炉的运行方式与气态废物氧化器类似。在焚烧时，固体废物材料被转化为灰烬、烟道气和热量。灰烬主要由废物的无机成分形成，并且可能以由烟道气携带的固体团块或颗粒的形式存在。在将烟道气排入大气之前，必须清除其中的气体和颗粒污染物。固体废物焚烧炉的不同设计得到了认可，所有设计都利用热能来燃烧(固体)废物并销毁voc和hap。这些设计包括炉排式焚烧炉(固定或移动式)、回转窑、多炉膛焚烧炉、流化床焚烧炉、受控空气焚烧炉和过量空气焚烧炉。

11、焚烧炉和氧化器可以是小型预制模块化设计，也可以是必须现场建造的大型装置。其中的一些大型装置(尤其是用于燃烧城市废物的大型装置)包括可以用于生产蒸汽和/或发电的热量回收系统。因此，直接火焰型焚烧炉可能包括回热式热交换器或回热系统，该系统以循环模式运行以实现高能量回收。已知的催化型焚烧炉系统包括固定床(填充床或整料)系统和流化床系统，这两种系统都能实现能量回收。

12、焚烧过程的电气化一直被视为减少排放的解决方案。电气化的障碍之一是实现在焚烧过程中所需的高温。举例来说，典型地用于销毁气体污染物(例如voc)的热焚烧炉在590-650摄氏度(℃)的温度范围内运行，大多数有机化合物在该温度范围内着火。危险气体废物焚烧炉在980-1200℃的较高温度范围内运行。由于入口废气温度(参见图1c的qwi)通常比燃烧所需的温度低得多，因此必须向焚烧炉提供附加的热能来预热废气并保持燃烧条件稳定。但是，在废物燃烧过程中释放的能量通常不足以将过程温度保持在所需水平。在这些情况下，通常通过将空气和燃料(例如天然气)连续输送到焚烧炉中来提供附加热量(分别参见图1c的qa和qaf)。燃烧缺氧的有机废气还需要向焚烧炉中供应附加的空气和燃料，源自化工厂(例如来自过程排气管线)的含voc的工业废气就是这种情况。另一方面，在工业除臭系统中处理的大多数含voc的气体是空气中的可燃气体的稀释混合物；因此，它们的氧含量超过燃烧废弃有机物和辅助燃料所需的氧含量，但是它们的热值较低。虽然与(非催化)热氧化器相比催化系统的工作温度较低，然而催化系统也需要利用辅助燃料。但是，当使用化石燃料在焚烧炉中销毁挥发性有机化合物或其它废物时，挥发性有机化合物中的碳和化石燃料中的碳都会导致二氧化碳排放。热氧化器也是氮氧化合物(nox)排放源之一。在尽量减少氮氧化合物排放时，低工作温度和均匀的温度分布是需要考虑的重要因素。

13、高温过程要求和遵守严格的环境法规的需要在所用的技术和能源方面给焚烧设施造成了沉重负担。虽然电力在一些高温工业过程中得到了应用，但是现有的焚烧技术和当前的经济状况还不足以这样做。

14、已经提出了若干个用于加热目的的旋转解决方案。因此，美国专利11,098,725b2(sanger等人)公开了一种流体动力加热器泵装置，该装置可操作以选择性地产生加热流体和/或加压流体的料流。所提到的流体动力加热器泵被设计成结合在机动车辆冷却系统中，以提供用于加热车辆车厢的热量，并提供其它能力，例如车窗除冰和发动机冷却。所公开的装置还能够提供用于冷却发动机的加压流体的料流。所公开的技术基于摩擦；并且，由于待加热的流体是液体，因此所提出的设计不适合涉及气体动力学的极端湍流的状况。

15、美国专利7,614,367b1(frick)公开了一种通过将旋转动能转化为热量来无焰加热、浓缩或蒸发流体的系统和方法。该系统被配置用于流体加热，可以包括旋转动能产生器、旋转加热装置和主热交换器，这些装置都闭环流体连通。所述旋转加热装置可以是水力制动马力计。该文献公开了该系统在海上钻井或生产平台中用于加热水的用途。但是，所提出的系统不适合加热气态介质，也不能在高温和极高温度下使用(由于液体稳定性、蒸汽压等原因)。

16、此外，已知有一些旋转涡轮机型的装置实施烃(蒸汽)裂化过程，并且旨在最大限度地增加诸如乙烯和丙烯等目标产物的产量。

17、在此方面，考虑到以高效和环境友好的方式解决与流体物质的高温度相关的挑战，仍然需要在与高效加热系统的设计和制造相关的技术领域中进行革新，尤其是那些适合于与高温和极高温度相关应用的技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决或至少减轻至少一些由相关技术的限制和缺点引起的问题。一个或更多个目的是通过在本文中说明的用于产生加热的流体介质的方法、在本文中限定的旋转设备和相关用途的多种实施方案实现的。

2、在一个方面中，一种通过焚烧来处置物质(例如有害和/或有毒的物质或废物)的方法包括通过集成到焚烧设施中的至少一个旋转设备产生加热的流体介质。

3、根据一个实施方案，通过焚烧来处置物质的方法包括通过被集成到焚烧设施中的至少一个旋转设备来产生加热的流体介质，该方法提高了能效或减少了温室气体和颗粒排放，或既提高了能效又减少了温室气体和颗粒排放。

4、在一个实施方案中，通过焚烧来处置物质的方法包括通过被集成到焚烧设施中的至少一个旋转设备来产生加热的流体介质，所述至少一个旋转设备包括：壳体，其具有至少一个入口和至少一个出口；转子，其包括在安装到转子轴上的转子毂的圆周上布置的至少一排转子叶片；以及多个固定叶片，其至少在所述至少一排转子叶片的上游被布置成组件，其中，借助于流体介质流分别通过所述固定叶片和所述至少一排转子叶片时发生的一系列能量转换，将一定量的热能赋予沿着在壳体内在入口与出口之间形成的流动路径被引导的所述流体介质流，由此产生加热的流体介质流，所述方法还包括：将一定量的输入能量传导到被集成到所述焚烧设施中的所述至少一个旋转设备中，该输入能量包括电能；将由所述至少一个旋转设备产生的加热的流体介质流供应到所述焚烧设施中；以及操作所述至少一个旋转设备和所述焚烧设施以在基本上等于或超过大约500摄氏度(℃)的温度进行一个或多个焚烧过程。

5、在另一个方面中，提供了一种在与焚烧相关的一个或多个过程期间将热能输入到流体介质中的方法。

6、在一个实施方案中，所述方法包括将热能输入到与在焚烧设施中的焚烧相关的一个或多个过程中，所述方法包括通过被集成到焚烧设施中的至少一个旋转设备产生加热的流体介质，所述至少一个旋转设备包括：壳体，其具有至少一个入口和至少一个出口；转子，其包括在安装到转子轴上的转子毂的圆周上布置的至少一排转子叶片；以及多个固定叶片，其至少在所述至少一排转子叶片的上游被布置成组件，所述方法还包括：将所述至少一个旋转设备集成到所述焚烧设施中，所述焚烧设施被配置成在基本上等于或超过大约500摄氏度(℃)的温度下进行与焚烧相关的一个或多个过程；将一定量的输入能量传导到被集成到所述焚烧设施中的所述至少一个旋转设备中，所述输入能量包括电能；以及操作被集成到所述焚烧设施中的所述至少一个旋转设备，以使得借助于流体介质流分别通过所述固定叶片和所述至少一排转子叶片时发生的一系列能量转换，将一定量的热能赋予沿着在壳体内在入口与出口之间形成的流动路径被引导的流体介质流，从而产生加热的流体介质流。

7、在一个实施方案中，所述方法包括操作所述至少一个旋转设备，所述旋转设备可操作地连接至所述焚烧设施内的至少一个焚烧装置，所述至少一个焚烧装置被配置成在基本上等于或超过大约500摄氏度(℃)的温度下进行一个或多个焚烧过程。在实施方案中，在所述方法中，由所述至少一个旋转设备产生或在所述至少一个旋转设备中产生的加热的流体介质被供应到所述焚烧设施内的至少一个焚烧装置中。在实施方案中，所述至少一个焚烧装置包括下列装置或由下列装置组成：焚烧炉、熔炉、烘炉、窑炉、燃烧器、加热器、干燥器、锅炉、输送装置、反应器、或它们的任何组合。

8、如本文所用的“焚烧炉”指固体、半固体、液体或气体可燃废物在其中被点燃和燃烧的装置。在本文中所用的“熔炉”指这样的装置，作为燃烧和/或焚烧过程的一部分在该装置中产生或增加热量。“燃烧器”在本文中与安装在焚烧炉燃烧室中的设备相关联地使用，以点燃待燃烧的材料和/或混合辅助燃料气体和/或空气。如本文中所用的“燃烧器”是焚烧炉或熔炉的一部分。

9、在一个实施方案中，所述方法包括通过至少一个旋转设备产生被加热到基本上等于或超过大约500摄氏度(℃)的温度、或基本上等于或超过大约1200℃的温度、或基本上等于或超过大约1500℃的温度的流体介质。

10、在一个实施方案中，所述方法包括调节穿过所述旋转设备传播的所述流体介质流的速度和/或压力，以产生生成所述加热的流体介质流的条件。

11、在实施方案中，在所述方法中，所述加热的流体介质是由至少一个旋转设备产生的，所述旋转设备包括沿着所述转子轴按顺序地布置的两排或更多排转子叶片。

12、在一个实施方案中，在所述方法中，所述加热的流体介质由至少一个旋转设备产生，所述旋转设备还包括布置在所述至少一排转子叶片的下游的扩散器区域，所述方法还包括操作被集成到所述焚烧设施中的所述至少一个旋转设备，以使得借助于流体介质流按顺序分别通过所述固定导向叶片、所述至少一排转子叶片和所述扩散器区域时发生的一系列能量转换，将一定量的热能赋予沿着在壳体内在入口与出口之间形成的流动路径被引导的流体介质流，从而产生加热的流体介质流。所述扩散器区域可以配有或没有固定叶片。

13、在实施方案中，在所述方法中，通过调节被传导到被集成到所述焚烧设施中的所述至少一个旋转设备中的输入能量的量来控制向穿过所述旋转设备传播的所述流体介质流增加的热能的量。

14、在实施方案中，所述方法还包括在所述至少一个旋转设备的下游布置附加的加热设备，并将反应性化合物或反应性化合物的混合物引入到穿过所述附加的加热设备传播的所述流体介质流中，由此通过一个或多个放热反应向所述流体介质流中增加所述一定量的热能。在实施方案中，在所述方法中，将所述反应性化合物或反应性化合物的混合物引入到被预热到预定温度的所述流体介质流中。在实施方案中，在所述方法中，将所述反应性化合物或反应性化合物的混合物引入到被预热到基本上等于或超过大约1500℃的温度的所述流体介质流中。在实施方案中，在所述方法中，将所述流体介质流预热到所述预定温度是在所述旋转设备中实施的。

15、在一个实施方案中，所述方法还包括通过被集成到所述焚烧设施中的至少两个旋转设备产生所述加热的流体介质，其中所述至少两个旋转设备并联或串联连接。在实施方案中，所述方法包括通过至少两个按顺序连接的旋转设备产生所述加热的流体介质，其中所述流体介质流在序列中的至少第一旋转设备中被预热到预定温度，并且其中通过向穿过所述序列中的第二旋转设备传播的所述被预热的流体介质流输入附加量的热能，所述流体介质流在至少第二旋转设备中被进一步加热。在实施方案中，在所述序列中的所述至少第一旋转设备中，所述流体介质流被预热到基本上等于或超过大约1500℃的温度。在实施方案中，在所述方法中，通过将所述反应性化合物或反应性化合物的混合物引入到穿过所述序列中的所述至少第二旋转设备传播的所述流体介质流中而将所述附加量的热能增加到所述流体介质流中。在实施方案中，所述方法包括将所述反应性化合物或反应性化合物的混合物引入到所述焚烧过程中。

16、在一个实施方案中，在所述方法中，进入所述旋转设备的所述流体介质基本上是气态介质。

17、在一个实施方案中，所述方法包括在所述旋转设备中产生所述加热的流体介质。在实施方案中，在所述方法中，在所述旋转设备中产生的所述加热的流体介质是有害和/或有毒的气体。在实施方案中，在所述方法中，在所述旋转设备中产生的所述加热的流体介质是包含下列物质中的任何一种的气体：挥发性有机化合物(voc)、有害空气污染物(hap)、有气味的气体、或它们的任何组合。在实施方案中，在所述至少一个旋转设备中产生的加热的流体介质包括源自任何工业设施的废气或由源自任何工业设施的废气组成，包括但不限于：炼油和石化产品生产、天然气处理、沼气处理、化学处理、食品和饮料加工、采矿、油漆/喷雾剂生产、制药行业和医疗废物及设备制造、土壤和地下水修复、或它们的任何组合。在实施方案中，在所述旋转设备中产生的所述加热的流体介质包括惰性气体，例如氮气(n2)或空气。在一些配置中，在所述旋转设备中产生的加热的流体介质包括下列物质中的任何一种：空气、蒸汽(h2o)、氮气(n2)、氢气(h2)、二氧化碳(co2)、一氧化碳(co)、甲烷(ch4)、或它们的任何组合。

18、在实施方案中，在所述方法中，在所述旋转设备中产生的所述加热的流体介质是从所述焚烧设施中的焚烧过程期间产生的废气中回收的再循环气体。

19、在实施方案中，所述方法还包括在所述旋转设备外部产生加热的流体介质(例如气体、蒸气、液体以及它们的混合物)和/或加热的固体物质，这是通过在所述旋转设备中产生的所述加热的流体介质与绕过所述旋转设备的上述物质中的任何一种之间的热传递过程进行的。在实施方案中，在所述旋转设备中产生的所述加热的流体介质(例如气体)被用作供应到所述焚烧装置/过程中的固体材料的燃烧介质。

20、在实施方案中，在所述方法中，由所述至少一个旋转设备产生或在所述至少一个旋转设备中产生的所述加热的流体介质还被供应到所述焚烧设施内的至少一个焚烧装置中，所述至少一个焚烧装置包括下列装置或由下列装置组成：焚烧炉、熔炉、烘炉、窑炉、燃烧器、加热器、干燥器、锅炉、输送装置、反应器、或它们的组合。

21、在实施方案中，所述方法还包括增大穿过所述旋转设备传播的所述流体介质流中的压力。

22、在实施方案中，在所述方法中，作为输入能量被传导到集成在所述焚烧设施中的所述至少一个旋转设备中的电能的量在大约5％至100％范围内。在实施方案中，在所述方法中，作为输入能量被传导到集成在所述焚烧设施中的所述至少一个旋转设备中的电能的量可以从可再生能源或不同能源的组合获得，任选地，可再生能源的组合。在实施方案中，在所述方法中，通过将所述至少一个旋转设备与至少一个非电能操作的加热器装置一起集成到所述焚烧设施中，利用所述至少一个旋转设备来平衡电能的量的变化，例如过量供应和不足，任选地，所述电能是可再生电能。

23、在另一个方面中，提供了一种焚烧设施，所述焚烧设施包括至少一个被配置成产生加热的流体介质的旋转设备和至少一个被配置成进行与焚烧相关的一个或多个过程的焚烧装置。

24、在一个实施方案中，在所述焚烧设施中，所述至少一个旋转设备包括：壳体，其具有至少一个入口和至少一个出口；转子，其包括在安装到转子轴上的转子毂的圆周上布置的至少一排转子叶片；以及多个固定叶片，其至少在所述至少一排转子叶片的上游被布置成组件，其中所述至少一个旋转设备被配置成在操作时，使得借助于流体介质流分别通过所述固定叶片和所述至少一排转子叶片时发生的一系列能量转换，将一定量的热能赋予沿着在壳体内在入口与出口之间形成的流动路径被引导的流体介质流，由此产生加热的流体介质流，并且其中所述至少一个旋转设备被配置成接收一定量的输入能量以产生加热的流体介质，该输入能量包括电能，以将热能输入到至少一个操作装置中，所述操作装置被配置成在基本上等于或超过大约500摄氏度(℃)的温度下进行一个或多个焚烧过程。

25、在实施方案中，在所述焚烧设施中，所述至少一个旋转设备连接到至少一个焚烧装置，所述焚烧装置包括下列装置或由下列装置组成：焚烧炉、熔炉、烘炉、窑炉、燃烧器、加热器、干燥器、输送装置、反应器、或它们的组合。

26、在实施方案中，在焚烧生产设施中，所述至少一个旋转设备包括沿着所述转子轴按顺序地布置的两排或更多排转子叶片。在一个实施方案中，在所述至少一排转子叶片上游被布置成组件的固定叶片被配置为固定导向叶片。在一个实施方案中，所述至少一个旋转设备还包括被布置在所述至少一排转子叶片的下游的扩散器区域。所述扩散器区域可以配有或没有固定扩散器叶片。在一些配置中，可以将叶片扩散器实施为在所述至少一排转子叶片的下游被布置为组件的多个固定叶片。

27、在一个实施方案中，在所述焚烧设施内提供的所述至少一个旋转设备还被配置成增大穿过其传播的流体流中的压力。

28、在一些配置中，在所述焚烧设施内提供的所述至少一个旋转设备被配置成实现在所述入口与所述出口之间沿着按照下列轨迹中的任何一种形成的流动路径流动的流体流：在基本上环形的壳体内形成的基本上螺旋形的轨迹；在基本上管状的壳体内形成的基本上螺旋形的轨迹；以及沿着由卷成左右方向的涡环的两个螺旋的形式的流体介质流形成的流动路径的基本上径向的轨迹。

29、在一个实施方案中，所述焚烧设施包括被布置成组件并且并联或串联连接的至少两个旋转设备。

30、在实施方案中，所述焚烧设施被配置成通过热氧化过程来实施废气的焚烧。

31、在另一个方面中，提供了一种组件，该组件包括至少两个根据一些前述方面所述的旋转设备，所述旋转设备是并联或串联连接的。

32、在另一个方面中，提供了一种装置，该装置包括至少一个根据一些前述方面所述的旋转设备，所述至少一个旋转设备连接到所述焚烧设施中的至少一个焚烧装置。

33、在另一个方面中，提供了一种焚烧设施，该焚烧设施被配置成通过根据一些前述方面和实施方案所述的方法实施焚烧过程；并且该焚烧设施包括至少一个根据一些前述方面所述的旋转设备。在另一个方面中，提供了一种焚烧设施，该焚烧设施被配置成通过根据一些前述方面和实施方案所述的方法实施用于通过焚烧来处置有害和/或有毒物质的一个或多个过程。在一个方面中，提供了根据一些前述方面和实施方案所述的方法和/或设施在通过焚烧处置有害和/或有毒物质中的用途。

34、取决于本发明的每个特定实施方案，由于多种原因，本发明具有实用性。

35、总体来说，实施方案提供了电驱动的旋转流体加热器，其提供用于焚烧过程的高温流体(例如气体)，而不是燃料燃烧器。所提出的方法能够将热能输入到所述耗热设施中，例如在高温和极高温度下运行的焚烧设施中使用的熔炉，所述温度例如是通常超过500℃的温度。本发明提供了一种用于将流体物质加热到大约500℃至大约1500℃范围内以及超过大约2000℃的温度(即，用于各种废物的焚烧/燃烧的温度)的设备和方法。

36、各种物质在焚烧炉中的燃烧通常采用对热能和热消耗有很高需求的设施，例如燃料燃烧器。所述耗热设施用于将流体加热至焚烧过程所需的温度。在此提出的本发明能够使用旋转设备替代常规的耗热设施，例如燃料燃烧器。在所述方法中，用旋转设备替代火焰加热器的优点至少包括：

37、-支持电加热；

38、-消除或至少显著地减少源自燃料的温室气体(例如no、co2、co、nox)、其它有害成分(例如hcl、h2s、so2,和重金属)、颗粒排放和烟尘排放；

39、-减小加热器的体积：与常规的过程加热器或热交换器的体积相比，所述旋转设备的体积可以至少小一个数量级；

40、-降低投资成本；

41、-提高在使用易燃、危险流体/气体的情况下的安全性；

42、-能够处理大量气体；

43、-没有压降；

44、-所述旋转(加热器)设备也能够用于气体压缩(鼓风机功能)；

45、-气体直接加热与温差无关。旋转设备中的温升可以在大约10℃至1700℃或更高数值的范围内；

46、-任选地通过优化热交换器中的温差能够在流体的间接加热中使用所述旋转设备；

47、-能够至少部分地回收利用热过程气体，从而改善和简化热量回收并提高能效；

48、-能够通过添加反应性化学物质进一步提高待加热的气体的温度，所述反应性化学物质通过放热反应进一步提高气体温度，例如提高至2000℃或更高。

49、在实施方案中，所述旋转设备可以用于替代焚烧过程中的常规燃料燃烧加热器或燃烧器。传统上，这种热量主要是通过燃烧化石燃料产生的，而这导致大量二氧化碳排放。用木材或其它生物基材料替代化石燃料具有严重的资源限制和其它严重的环境影响，例如在可持续土地利用方面。随着可再生电力的成本效率的提高，即，随着风能和太阳能的快速发展，有可能使用由可再生电力驱动的旋转设备替代化石燃料燃烧，从而显著减少温室气体排放。所述旋转设备允许将流体电加热至高达1700℃或更高的温度。使用目前的电加热应用很难或不可能达到这样的温度。

50、所述旋转设备可以用于直接加热过程气体(废气)、惰性气体、空气或任何其它气体，或用于间接加热过程流体(液体、蒸气、气体、蒸气/液体混合物等)。所述旋转设备可以用于直接加热从燃烧(废)物质产生的废气中回收的再循环气体，例如焚烧中的固体和/或液体。在所述旋转设备中产生的加热的流体可用于加热气体、蒸气、液体和固体物质中的任何一种。所述旋转设备可以至少部分地替代在传统上用固体、液体或气体化石燃料或在某些情况下用生物基燃料燃烧或加热的多种类型的熔炉、加热器、窑炉、气化器和反应器，包括在焚烧中使用的焚烧炉装置或燃烧炉，或者可以与它们组合(例如作为预加热器)。这样的用具包括但不限于：焚烧炉、燃烧器、(燃烧)炉、烘炉、加热器、干燥器、输送装置、反应器、以及它们的组合。加热的气体可能是易燃的、反应性的或惰性的，并且可以被再循环至旋转设备。除了加热之外，所述旋转设备可以作为组合的鼓风机和加热器，从而允许增加压力和再循环气体。

51、加热的流体(例如气体)可用于各种应用中。加热的物体可以是固体物质、液体或气体，该气体还参与若干个反应或被用作加热介质。因此，热气体可以用于加热焚化厂等设施中的固体材料。

52、通过将所述旋转设备整合到焚烧设施中，完全或部分地消除了向燃烧过程中引入辅助燃料的需要。这自然能够减少废气排放。因此，在替代火焰加热器时，本发明能够减少温室气体(一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物)和颗粒排放。通过使用所述旋转设备，能够具有用于过程的闭合或半闭合加热回路，并且能够通过减少烟道气中的热损失来提高过程的能效。在常规的加热器中，烟道气只能被部分地回收利用。

53、此外，本方案能够在间接加热中改善热交换器中的温差优化。

54、集成到所述焚烧设施中的所述旋转设备还提供高湍流，从而实现了废气的完美混合。也可以向旋转设备中注入补充氧气(空气)或辅助燃气。在所述旋转设备中被加热的所述流体介质的温度分布是均匀的，即，不会出现使用常规燃烧器时遇到的温度峰值。均匀的温度分布允许显著减少氮氧化合物和一氧化碳/二氧化碳排放物的形成。

55、本发明还实现了灵活地使用电能，例如能够从可再生资源获得的电能。可再生能源的生产每天甚至每小时都在变化。本发明允许通过将在此公开的所述旋转设备与常规的以燃料工作(燃烧燃料)的燃烧器集成以向所述焚烧过程提供热量来平衡可再生能源发电。

56、与传统的化石燃料燃烧炉相比，本发明还能够降低现场投资成本。

57、术语“气化”在此用于表示物质被通过任何可能的方式转化为气体形式。

58、表述“若干个”在此指从一(1)开始的任何正整数，例如一、二或三。表述“多个”在此指从二(2)开始的任何正整数，例如二、三或四。术语“第一”和“第二”在此仅用于将一个元件与另一个元件区分开来，而不表示任何特定的顺序或重要性，除非另有明确说明。

59、通过考虑详细说明和附图，本发明的不同实施方案将变得明显。