REAKTORSYSTEM ZUR HERSTELLUNG UND/ODER BEHANDLUNG VON PARTIKELN IN EINEM SCHWINGENDEN PROZESSGASSTROM

Die Erfindung betrifft ein Reaktorsystem zur Herstellung und/oder Behandlung von Partikeln in einem schwingenden Pro zessgasstrom, mit einer eine vorgeschaltete Zuführungseinheit und eine nachgeschaltete Abführungseinheit aufweisenden Reak- toreinheit, wobei die Reaktoreinheit über einen eine Brenn kammer, ein stromab an die Brennkammer anschließendes Abgas rohr und ein eine Vielzahl an Brennern aufweisendes Mehrfach brennersystem umfassenden Reaktor verfügt, wobei ein Teil der Brenner des Mehrfachbrennersystems zur Erzeugung des schwin- genden Prozessgasstroms geeignet sind, und wobei die Brenner des Mehrfachbrennersystems in der Brennkammer der Reaktorein heit angeordnet sind, und wobei die Zuführungseinheit ein Ka nalstränge aufweisendes Kanalsystem aufweist, und wobei jeder Brenner einen als Zuführungsleitung ausgebildeten Kanalstrang für das Brennstoff-Verbrennungsgas-Gemisch und/oder jeweils einen als Zuführungsleitung ausgebildeten Kanalstrang für Brennstoff und einen als Zuführungsleitung ausgebildeten Ka nalstrang für Verbrennungsgas, insbesondere Verbrennungsluft, aufweist. Reaktorsysteme und Verfahren zur Herstellung und/oder Behand lung von Partikeln, bevorzugt von feinteiligen Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße von 1 nm bis 5 mm, insbesondere nanoskalige oder nanokristalline Partikel, in einem schwin- genden Prozessgasstrom sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt .

Bekannt sind als akustische Resonatoren ausgebildete Reaktor systeme, in denen eine Schwingung respektive Pulsation des Prozessgases Anwendung findet mit dem Zweck eine Resonanz-

Schwingung zu erzeugen, wobei diese insbesondere Einfluss auf akustische, stoffliche (u.a. bei Mehrphasensystemen) und wär metechnische Eigenschaften (u.a. Beeinflussung der Wärmeüber tragung) dadurch hat, dass sich die ResonanzSchwingung des Prozessgases in Form mechanischer Kräfte und/oder in Form ei ner Verweilzeitänderung auf die im Prozessgas herzustellenden und/oder zu behandelnden festen und/oder flüssigen Partikel auswirkt und zu verschiedenen Zwecken nutzbringend anwenden lässt. Solche akustischen Resonatoren sind bspw. Hohlraumre- sonatoren, insbesondere Helmholtz-Resonatoren, die über je weils einen Resonanzzustand definierende Resonanzeigenfre quenzen verfügen. Dabei kann die ResonanzSchwingung auf ver schiedene Art und Weise erzeugt und hinsichtlich ihrer Reso nanzfrequenz und der Resonanzdruckamplitude beeinflusst wer- den.

Für die Qualität der ResonanzSchwingung in einem Reaktorsys tem spielen im Wesentlichen die Art der Erzeugung der Reso nanzschwingung, die Geometrie des Reaktorsystems in dem die ResonanzSchwingung nutzbar gemacht werden soll, die Regelbar- keit der Resonanzfrequenz und/oder der Resonanzdruckamplitude in dem Reaktorsystem, die stofflichen Eigenschaften des Pro zessgases, die u.a. durch die Temperatur und den statische Druck des Prozessgases bestimmt werden sowie die Rückwirkun gen auf das Reaktorsystem selbst eine entscheidende Rolle. Die deutsche Patentanmeldung DE 102015 005 224 Al offenbart ein Verfahren zur zielgenauen Einstellung bzw. Nachregelung der Amplituden der Schwingungen des statischen Druckes und/oder der Heißgasgeschwindigkeit in einer Schwingfeueran- läge mit oder ohne thermischer Materialbehand lung/Materialsynthese, die mindestens einen Brenner aufweist, mit dem eine schwingende (pulsierende) Flamme erzeugt wird, und mindestens einen Brennraum (Resonator), in den die Flamme gerichtet ist. Üblicherweise ist eine gezielte, unabhängige Einstellung der Amplitude (Schwingungsstärke) der aus einer selbsterregten, rückgekoppelten Verbrennungsinstabilität re sultierenden, pulsierenden Heißgasströmung in einer Schwing feuerung oder einem Pulsationsreaktor und damit auch eine An passung des periodisch-instationären Verbrennungsprozesses an den gewählten Durchsatz des Reaktors (bei Materialbehand lung/Materialsynthese: z. B. die Eduktaufgaberate oder die Produktrate) ohne eine gleichzeitige, aber ungewünschte Ände rung anderer Prozessparameter (Behandlungstemperatur, Ver weilzeit bzw. Behandlungsdauer) und damit der erzeugten Mate- rialeigenschaften nicht möglich. Um dies dennoch zu ermögli chen, wird vorgeschlagen, ein mit Luft, Brennstoff oder Brennstoff-Luft-Gemisch durchströmtes Schwingungsvolumen stromauf des Brenneraustritts in die zum Brenner laufenden Versorgungsleitungen des Brenners einzufügen. Vorzugsweise kann dessen Größe stufenlos einstellbar sein. Damit ist es möglich, die Amplitude der Schwingung zu verändern.

Die deutsche Patentanmeldung DE 102015 006 238 Al zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Materialbe handlung bzw. Materialumwandlung insbesondere von grobstücki- gen, körnigen Rohstoffen in einer pulsierenden Heißgasströ mung mit unabhängig voneinander einstellbarer Frequenz und Amplitude der Geschwindigkeitsschwingung oder der statischen Druckschwingung der Heißgasströmung in einem vertikal ange- ordneten Reaktionsraum. Am oberen Ende des vertikal angeord neten Reaktionsraumes eingebrachte Rohstoffpartikel können aufgrund ihrer Form, Masse und Dichte bei eingestellter mitt lerer Strömungsgeschwindigkeit der Heißgasströmung nicht von dieser pneumatisch transportiert werden, sondern sinken ent gegen der Strömungsrichtung nach unten. Während dieser Sink zeit von ca. 1 s bis 10 s erfolgt die thermische Behandlung des Materials zu dem gewünschten Produkt, das am unteren Ende des Reaktionsrohres mit Hilfe eines Schleusensystems aus dem Reaktor entnommen wird.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Rohstoffes, mit einer Brennkammer, in der eine perio disch instationäre, schwingende Flamme brennt, zur Erzeugung eines pulsierenden Abgasstromes, der durch eine an die Brenn- kammer anschließenden Reaktionsraum strömt wird in der deut schen Patentanmeldung DE 102016 002 566 Al offenbart. Um zu erreichen, dass der Rohstoff effektiv behandelt wird, wird vorgeschlagen, dass in dem Reaktionsraum ein von dem Ab gasstrom durchströmter, in der Querschnittsfläche gegenüber dem Reaktionsraum reduzierter Einsatz vorgesehen ist, der ei ne Länge aufweist, die kürzer ist als eine Gesamtlänge des Reaktionsraumes. Insbesondere ist die Länge des Einsatzes und die Geometrie der Brennkammer veränderbar, sodass die Vor richtung zwei aufeinander abstimmbare Resonatoren hat. Die deutsche Patentanmeldung DE 102018 211 650 Al betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Partikeln, insbesondere von feinteiligen, insbesondere nanoskaligen oder nanokristal- linen Partikeln, aus mindestens einem Rohstoffmaterial. Die Vorrichtung umfasst hierbei mindestens einen Brenner und eine sich an den Brenner anschließende Brennkammer zur Erzeugung eines pulsierenden Heißgasstroms, einem der Brennkammer nach geschalteten Reaktionsraumabschnitt und zumindest einer Druckanordnung zur Einstellung eines Resonanzverhaltens und somit des Schalldrucks innerhalb der Brennkammer und/oder in nerhalb des Reaktionsraumabschnitts.

Die aus dem Stand der Technik bekannten technischen Lösungen haben allesamt den Nachteil, dass die Reaktorsysteme nur ei nen Brenner aufweisen und der im Reaktorsystem erzeugte schwingende Prozessgasstrom aufgrund von durch Armaturen oder dergleichen auftretenden Rückkopplungen auf das als schwin gendes System ausgebildete Reaktorsystem nicht optimal regel- bar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Reaktorsystem bereit zustellen, das mehrere Brenner aufweist und gleichzeitig den im Reaktorsystem erzeugten schwingenden Prozessgasstrom auf grund von durch Armaturen oder dergleichen auftretenden Rück- kopplungen optimal regeln kann.

Die Aufgabe wird bei einem Reaktorsystem eingangs genannter Art dadurch gelöst, dass zumindest für den Teil der zur Er zeugung des schwingenden Prozessgasstroms geeigneten Brenner des Mehrfachbrennersystems jeder als Zuführungsleitung ausge- bildete Kanalstrang eine Volumenstromregelungseinrichtung aufweist . Als Volumenstromregelungseinrichtung sind Regelar maturen geeignet, die eine hohe Regelgenauigkeit aufweisen. Zweckmäßigerweise weist die Volumenstromregelungseinrichtung eine Regelgenauigkeit von kleiner gleich 3 %, bevorzugt von kleiner gleich 2 %, besonders bevorzugt von kleiner gleich 1 % und am meisten bevorzugt von kleiner gleich 0,5 % auf. Be vorzugt ist die Volumenstromregelungseinrichtung als Gleit- schieberventil, Regelventil, Regelhahn oder regelbare Iris blende ausgebildet. Eine eine hohe Regelgenauigkeit aufweisende Volumenstromrege lung ist notwendig, um durch die ResonanzSchwingung verur sachte Rückkopplungen auf den Prozessgas-Volumenstrom zu mi nimieren bzw. zu vermeiden. Insbesondere sind hohe Regelge- nauigkeiten des Volumenstroms beim Einsatz einer Teilerein richtung notwendig, sodass ein schwingfähiges bzw. im Be triebszustand schwingendes System stabil betreibar ist.

Nach einer diesbezüglich vorteilhaften Weiterbildung des Re aktorsystems ist die Vielzahl an Brennern insbesondere aus der Gruppe von Zündbrenner, Pilotbrenner, Ringbrenner, Diffu sionsbrenner und/oder Drallbrenner auswählbar.

Zur sicheren Zündung von Hochgeschwindigkeitsströmungen bzw. -flammen, wie sie in dem Mehrfachbrennersystem vorliegen, wird ein externer, sich selbst überwachender Zündbrenner ein- gesetzt. Der Zündbrenner wird mit eigener Brennstoff- und

Verbrennungsgasversorgung, insbesondere Brenngas und Verbren nungsluft, betrieben. Nach erfolgreicher Zündung von Pilot- und als Hauptbrenner ausgebildeten Drallbrenner wird der Zündbrenner über eine Ausziehvorrichtung aus dem Nahfeld der Brennerausströmung bzw. der Hauptflamme des Drallbrenners entfernt .

Der als Drallbrenner ausgebildete Pilotbrenner bewirkt eine sichere und brennernahe Zündung der mager-vorgemischten Hauptflamme des Drallbrenners. Der thermische Leistungsbe- reich des Pilotbrenners liegt bevorzugt zwischen 20 kW und

50 kW, der dazugehörige Luftzahl-Regelbereich liegt bevorzugt zwischen 1,05 und 1,25. Die Drallerzeugung des Pilotbrenners wird durch einen Axialschaufel-Drallerzeuger mit fester, von einer von einem Schaufelneigungswinkel abhängigen Drallstär- ke, umgesetzt. Der als Hauptbrenner ausgebildete Drallbrenner hat zwei un terschiedliche, aber gekoppelte Funktionen. Zum einen liefert die Hauptflamme des Drallbrenners die für die thermische Ma terialbehandlung, beispielsweise eine Trocknung, Kalzinierung und/oder Phasenumwandlung im Prozess- bzw. Reaktionsraum er forderliche Wärmeleistung einschließlich der Anlagenwärmever luste bei einstellbarer Herstellungs- und/oder Behandlungs temperatur aus der mager-vorgemischten Verbrennung. Zum ande ren wandelt die Hauptflamme des Drallbrenners einen Anteil der thermischen Energie aus dem Verbrennungsprozesses in me chanische Energie zur Erzeugung und Erhaltung einer perio- disch-oszillierenden Prozessgasströmung um, in welcher die Materialbehandlung stattfindet. Der Leistungsbereich des als Hauptbrenner ausgebildeten Drallbrenners liegt bevorzugt bei 75 kW bis 450 kW. Die Luftzahl der Vormischung der Hauptflam me des Drallbrenners variiert insbesondere zwischen 1,3 und 1,8. Die Drallerzeugung des Drallbrenners wird durch stufen los einstellbare Tangential-Lufteinlässe mit einem Winkel- Verstellbereich von bevorzugt 0° bis 45° realisiert. Alternativ zum als Hauptbrenner ausgeführten Drallbrenner be steht die Möglichkeit den Hauptenergieeintrag zur thermischen Materialbehandlung von bevorzugt bis zu 450 kW über einen Diffusionsbrenner bereitzustellen. Wird der Diffusionsbrenner verwendet, ist der Drallbrenner nicht in Verwendung. Der Ringbrenner dient der Anpassung der thermischen Gesamt leistung sowie der Herstellungs- und/oder Behandlungstempera turen der Ausgangsstoffe an den jeweiligen Prozess. Der Ring brenner ermöglicht die teilweise Entkopplung von der mittle ren Hauptbrennerleistung und der Brennereinstellung für einen pulsierenden, schwingenden Brennerbetrieb. Der Leistungsbe reich des Ringbrenners reicht bevorzugt von 0 kW bei reiner Luftströmung bis ca. 50 kW bei reiner Luftzahl von 1,5. Entsprechend einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des Reaktorsystems ist der Teil der zur Erzeugung des schwin genden Prozessgasstroms geeigneten Brenner des Mehrfachbren nersystems insbesondere als ein Diffusionsbrenner oder als ein Drallbrenner ausgebildet. Bei einem Diffusionsbrenner wird das Brennstoff-Verbrennungsgas-Gemisch vorteilhafter weise erst in der Brennkammer gebildet. Im Gegensatz dazu wird beim Drallbrenner insbesondere ein vorgemischtes Brenn stoff-Verbrennungsgas-Gemisch genutzt. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Reaktor systems sind die Brenner des Mehrfachbrennersystems geeignet flüssigen, festen und gasförmigen Brennstoff zu verbrennen. Hierdurch können in dem jeweiligen Brenner sehr flexibel Brennstoffe in unterschiedlichen Aggregatszuständen zur Ver- brennung genutzt werden.

Bevorzugt sind die Brenner des Mehrfachbrennersystems kon zentrisch zueinander angeordnet. Hierdurch wird ein sehr kom pakter Aufbau der Brenner des Mehrfachbrennersystems gewähr leistet. Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des Reak torsystems weisen die Zuführungseinheit und die Abführungs einheit eine Druckregeleinrichtung auf, sodass der statische Druck im Reaktorsystem regelbar ist. Durch die Anpassung des statischen Prozessgasdruck kann Einfluss auf die akustischen Eigenschaften des Reaktorsystems genommen werden, sodass das Reaktorsystem bspw. an die Aufgabe unterschiedlicher Aus gangsstoffe, die die Resonanzdruckamplitude der Resonanz schwingung dämpfen, anpassbar ist.

Entsprechend einer bevorzugten Fortbildung des Reaktorsystems verfügt die Reaktoreinheit über mehrere ein Mehrfachbrenner- System aufweisende Reaktoren. Durch mehrere Reaktoren sind die Herstellungs- und Behandlungsprozesse skalierbar, sodass in einem Reaktorsystem deutlich größere Mengen der Partikel herstell- bzw. behandelbar sind. Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Weiterbildung des Reak torsystems umfassen die Zuführungseinheit und die Abführungs einheit jeweils eine einen Druckverlust erzeugende Druckver lust-Erzeugungseinrichtung. Diesbezüglich sind die Druckver lust-Erzeugungseinrichtungen so ausgebildet, dass wahlweise ein im Reaktorsystem erzeugbarer Resonanzzustand einstellbar ist. Der von der Druckverlust-Erzeugungseinrichtung in Abhän gigkeit der akustischen Eigenschaften des Resonators im schwingenden System hervorgerufene zusätzliche Druckverlust entspricht dann der Resonanzdruckamplitude der Resonanz- Schwingung des Prozessgases. Die Druckverlust-

Erzeugungseinrichtungen begrenzen das schwingende System des Reaktorsystems im Betriebszustand geometrisch und hinsicht lich des Prozessgasvolumens der ausgebildeten, resonanzfähi gen Gassäule. Dadurch ist es möglich dem Prozessgas bei einem in den geometrischen Abmessungen gleichbleibenden schwingen den System des Reaktorsystems und damit auch einem im Reak torsystem gleichbleibenden Prozessgasvolumen der ausgebilde ten, resonanzfähigen Gassäule eine Pulsation aufzuprägen, wodurch das schwingende System im Reaktorsystem angeregt wird und die Pulsation zu einer eine Resonanzfrequenz und eine Re sonanzdruckamplitude aufweisenden ResonanzSchwingung des Pro zessgases zu verstärken.

Das Wesen der Druckverlust-Erzeugungseinrichtung besteht so mit darin, das Reaktorsystem in den geometrischen Abmessungen zu begrenzen, einen Prozessgasstrom durch das Reaktorsystem zuzulassen und gleichzeitig die Ausbreitung der Resonanz schwingung über die Druckverlust-Erzeugungseinrichtung hinaus zu verhindern und dadurch ein definiertes, schwingfähiges System im Reaktorsystem auszubilden. Je begrenzter das schwingende System ist, desto effektiver ist eine Erzeugung und eine Ausbreitung der ResonanzSchwingung im schwingenden System. Durch das definierte, schwingfähige System wird er möglicht, dass eine Anregung und Ausbreitung der Resonanz- Schwingung hinsichtlich ihrer Resonanzfrequenz und/oder Reso nanzdruckamplitude mit vertretbarem technischen und energeti schen Aufwand kontinuierlich, insbesondere periodisch, er- zeugbar und einstellbar ist.

Weiter bevorzugt ist stromauf der Brennkammer der Reaktorein heit eine Teilereinrichtung angeordnet ist, wobei die Teiler einrichtung einen als Zuführungsleitung ausgebildeten Ka nalstrang aufteilt, sodass durch die Zuführungsleitung mehre- re Brenner versorgbar sind. Bevorzugt weisen die als Zufüh rungsleitung ausgebildeten Kanalstränge nach der Teilerein richtung zweckmäßigerweise eine gleiche Zuführungsleitungs länge und/oder eine gleiche Zuführungsleitungsinnendurchmes ser und/oder sonstige gleiche Armaturen auf. Durch die vorge- nannten Maßnahmen wird eine Gleichverteilung der Teilströme der Zuführungsleitungen eingestellt. Weiter bevorzugt weist jeder Kanalstrang eine Volumenstromregelungseinrichtung auf.

Nach einer zusätzlichen bevorzugten Ausgestaltung des Reak torsystem weist die Zuführungseinheit eine Pulsationseinrich- tung auf. Diesbezüglich vorteilhaft ist die Pulsationsein richtung in einem als Zuführungsleitung ausgebildeten Ka nalstrang für den als Hauptbrenner ausgebildeten Diffusions brenner oder Drallbrenner angeordnet. Durch die zusätzlich einem Hauptbrenner vorgeschaltete Pulsationseinrichtung ist eine durch den Verbrennungsprozess erzeugte Resonanzfrequenz und/oder eine Resonanzdruckamplitude von einer durch die Pulsationseinrichtung erzeugten Resonanzfrequenz und/oder ei- ne Resonanzdruckamplitude überlagerbar. Hierdurch ist es mög lich im gleichen Reaktorsystem unterschiedliche Resonanzzu stände des schwingfähigen bzw. im Betrieb schwingenden Sys tems anzufahren. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich nung näher erläutert dieser zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh rungsform eines Reaktorsystems,

Figur 2 eine Schnittdarstellung eines konzentrisch zueinan der angeordnete Brenner aufweisenden ersten Mehr fachbrennersystems des in Fig.l gezeigten Reaktor systems,

Figur 3 eine Draufsicht auf das in Fig. 2 dargestellte ers te Mehrfachbrennersystem, Figur 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfüh rungsform eines Reaktorsystems,

Figur 5 eine Schnittdarstellung eines konzentrisch zueinan der angeordnete Brenner aufweisenden zweiten Mehr fachbrennersystems, Figur 6 eine Draufsicht auf das zweite Mehrfachbrennersys tem und

Figur 7 eine schematische Darstellung einer dritten Ausfüh rungsform eines Reaktorsystems.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Aus- führungsform eines bevorzugten Reaktorsystems 1 zur Herstel- lung und/oder Behandlung von Partikeln in einem schwingenden Prozessgasström.

Das ein schwingfähiges bzw. im Betrieb schwingendes System 2 ausbildende Reaktorsystem 1 verfügt über eine eine vorge- schaltete Zuführungseinheit 3 und eine nachgeschaltete Abfüh rungseinheit 4 aufweisenden Reaktoreinheit 5. Die Reaktorein heit 5 weist einen eine Brennkammer 6, ein stromab an die Brennkammer 6 anschließendes auch als Resonanzrohr bezeichne- tes Abgasrohr 7 und ein eine Vielzahl an Brennern 8 aufwei- sendes Mehrfachbrennersystem 9 umfassenden Reaktor 34 auf.

Die Brenner 8 des Mehrfachbrennersystems 9 sind in der Brenn kammer 6 der Reaktoreinheit 5 angeordnet. Im in der Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Mehrfach brennersystem 9 einen Zündbrenner 10, einen Ringbrenner 11, einen Pilotbrenner 12 und einen als Hauptbrenner 13 ausgebil deten Drallbrenner 14. Die Brenner 8 des Mehrfachbrennersys tems 9 sind konzentrisch zueinander angeordnet und geeignet flüssigen, festen und gasförmigen Brennstoff zu verbrennen. Ein Teil der Brenner 8 des Mehrfachbrennersystems 9 sind hierbei zur Erzeugung des schwingenden Prozessgasstroms ge eignet. In der ersten Ausführungsform wird der schwingende bzw. pulsierende Prozessgasstrom durch den als Hauptbren ner 13 ausgebildeten Drallbrenner 14 erzeugt.

Nach der Verbrennung strömt das heiße, schwingende bzw. pul- sierende Prozessgas aus der Brennkammer 5 in Richtung des als Reaktionsraum 15 ausgebildeten Abgasrohrs 7. Der Verbren nungsprozess ist hierbei ein selbstregelnder periodisch- instationärer Verbrennungsprozess. Im Reaktionsraum 15 er folgt die Aufgabe des Ausgangsmaterials mittels Aufgabeein- richtung 16. Die Aufgabeeinrichtung 16 ist bevorzugt zur Einbringung von Flüssigkeiten oder Feststoffen in den Reaktionsraum 15 der Reaktoreinheit 5 ausgebildet.

Flüssigkeiten oder flüssige Rohrstoffe (Precursoren) können in den Reaktionsraum 15 vorzugsweise als Lösung, Suspension, Schmelze, Emulsion oder als reine Flüssigkeit eingebracht werden. Das Einbringen der flüssigen Rohstoffe oder Flüssig keiten erfolgt bevorzugt kontinuierlich. Für das Einbringen von Flüssigkeiten in den Reaktionsraum 15 der Reaktorein- heit 5 wird vorzugsweise eine Aufgabeeinrichtung 16 wie bei spielsweise Sprühdüsen, Zuführungsrohre oder Vertropfer ver wendet, die beispielsweise als Ein- oder Mehrstoffdüsen, Druckdüsen, Vernebler (Aerosol) oder Ultraschalldüse ausge bildet sind. Im Gegensatz hierzu wird für das Einbringen von Feststoffen, beispielsweise Pulver, Granulate oder dergleichen, in die Re aktoreinheit 5, bevorzugt den Reaktionsraum 15, vorzugsweise eine Aufgabeeinrichtung 16 wie beispielsweise eine Doppel klappe, eine Zellenradschleuse, eine Taktschleuse oder einen Injektor, verwendet.

Das Einbringen des Ausgangsstoffes in Form einer Flüssigkeit oder eines Feststoffes kann in oder entgegen der Strömungs richtung des durch das Reaktorsystem 1 strömenden Prozessga ses PG erfolgen. Bevorzugt wird der Ausgangsstoff unter Verwendung eines Trä gergases in das Reaktorsystem 1, bevorzugt in den Reaktions raum 15 eingebracht. In einer nicht illustrierten Ausfüh rungsform erfolgt die Aufgabe in die Brennkammer 6 der Reak toreinheit 5. Die Entscheidung, ob der Ausgangsstoff in oder entgegen der Strömungsrichtung des Prozessgases in das Reak- torsystem 1 eingebracht wird, hängt maßgeblich von der Form, Masse und Dichte des Ausgangsstoffes bei einer eingestellten mittleren Strömungsgeschwindigkeit des Prozessgases PG ab. Hierdurch besteht die Möglichkeit auch Ausgangsstoffe ther- misch zu behandeln, die nicht durch das Prozessgas PG im Re aktorsystem 1 transportiert werden können.

Der Ausgangsstoff wird in einer Behandlungszone der Reak toreinheit 5, bevorzugt im Reaktionsraum 15, thermisch behan delt, sodass sich die herzustellenden Partikel P, vorzugswei- se die anorganischen oder organischen Nanopartikel, besonders bevorzugt die nanokristallinen Metalloxidpartikel, ausbilden. Als Behandlungszone ist der Bereich definiert, in dem die Ausgangsstoffe thermisch behandelt werden.

Die Zuführungseinheit 3 umfasst ein Kanalstränge 17 aufwei- sendes Kanalsystem 18, und wobei jeder Brenner 8 einen als Zuführungsleitung 19 ausgebildeten Kanalstrang 17 für das Brennstoff-Verbrennungsgas -Gemisch BVG oder jeweils einen als Zuführungsleitung 19 ausgebildeten Kanalstrang 17 für Brenn stoff BS und einen als Zuführungsleitung 19 ausgebildeten Ka- nalstrang 17 für Verbrennungsgas VG, insbesondere Verbren nungsluft, aufweist.

Zumindest für den Teil der zur Erzeugung des schwingenden Prozessgasstroms geeigneten Brenner 8 des Mehrfachbrennersys tems 9, hier den als Hauptbrenner 13 ausgebildeten Drallbren- ner 14, weist jeder als Zuführungsleitung 19 ausgebildete Ka nalstrang 17 eine Volumenstromregelungseinrichtung 20 auf. In der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des Reaktor systems 1 umfasst jeder als Zuführungsleitung 19 ausgebildete Kanalstrang 17 eine Volumenstromregelungseinrichtung 20. Bevorzugt ist die Volumenstromregelungseinrichtung 20 als Gleitschieberventil, Regelventil, Regelhahn und/oder regelba re Irisblende ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform sind Regelventile 21 im Reaktorsystem 1 verbaut. Die Regelge- nauigkeit der als Regelventile 21 ausgebildeten Volumenstrom regelungseinrichtungen 20 ist kleiner gleich 3 %, bevorzugt von kleiner gleich 2 %, besonders bevorzugt von kleiner gleich 1 % und am meisten bevorzugt von kleiner gleich 0,5 %.

Darüber hinaus verfügt jeder als Zuführungsleitung 19 ausge- bildete Kanalstrang 17 der Zuführungseinheit 3 über eine ei nen Druckverlust erzeugende Druckverlust-

Erzeugungseinrichtung 22. Auch jeder als Abführungsleitung 23 ausgebildete Kanalstrang 24 eines Kanalsystems 25 der Abfüh rungseinheit 4 umfasst eine Druckverlust- Erzeugungseinrichtung 22. Die Druckverlust-

Erzeugungseinrichtungen 22 sind so ausgebildet, dass wahlwei se ein im Reaktorsystem 1 erzeugbarer Resonanzzustand ein stellbar ist.

Zur sicheren Zündung des schwingenden bzw. pulsierenden Pro- zessgases wird ein externer, sich selbst überwachender Zünd brenner 10 eingesetzt. Der Zündbrenner 10 wird mit einem ei genen als Zuführungsleitung 19 ausgebildeten Kanalstrang 17 für das Brennstoff-Verbrennungsgas-Gemisch BVG betrieben.

Nach erfolgreicher Zündung von Pilotbrenner 12 und als Haupt- brenner 13 ausgebildeten Drallbrenner 14 ist der Zündbren ner 10 über eine Verschiebeeinrichtung 26 aus dem Bereich 27 der Brennerausströmung bzw. der Hauptflamme des Drallbren ners 14 entfernbar. Bei einer erneuten Zündung ist der Zünd brenner 10 in den Bereich 27 der Brennerausströmung ver- schiebbar. In der Fig. 2 wird eine Schnittdarstellung eines konzentrisch zueinander angeordnete Brenner 8 aufweisenden ersten Mehr fachbrennersystems 9 des in Fig.l gezeigten Reaktorsystems 1 dargestellt . Die konzentrisch angeordneten Brenner 8 sind von außen nach innen als Ringbrenner 11, als als Hauptbrenner 13 ausgebildeter Drallbrenner 14 und als Pilotbrenner 12 ausge bildet .

Der ebenfalls als Drallbrenner ausgebildete Pilotbrenner 12 bewirkt eine sichere und brennernahe Zündung der mager- vorgemischten Hauptflamme des Drallbrenners 14. Das Brenn stoff-Verbrennungsgas -Gemisch BVG tritt verdrallt als Pilot brenner-Prozessgas PPG in die Brennkammer 6 der Reaktorein heit 5 ein. Der thermische Leistungsbereich des Pilotbren ners 12 liegt bevorzugt zwischen 20 kW und 50 kW, der dazuge- hörige Luftzahl-Regelbereich liegt bevorzugt zwischen 1,05 und 1,25. Die Drallerzeugung des Pilotbrenners 12 wird durch einen Axialschaufel-Drallerzeuger 28 mit fester, von einer von einem Schaufelneigungswinkel abhängigen Drallstärke, um gesetzt . Der als Hauptbrenner 13 ausgebildete Drallbrenner 14 hat zwei unterschiedliche Funktionen. Zum einen liefert die Hauptflam me des Drallbrenners 14 die für die thermische Materialbe handlung erforderliche Wärmeleistung, bspw. eine Trocknung, eine Kalzinierung und/oder eine Phasenumwandlung. Die ein- stellbare Herstellungs- und/oder Behandlungstemperatur der Ausgangsstoffe liegt hierbei zwischen 100 °C bis 3.000 °C, bevorzugt auf 240 °C bis 2200 °C, besonders bevorzugt auf 240 °C bis 1800 °C, ganz besonders bevorzugt auf 650 °C bis 1800 °C, am meisten bevorzugt auf 700 °C bis 1500 °C aus der mager-vorgemischten Verbrennung. Zum anderen wandelt die

Hauptflamme des Drallbrenners 14 einen Anteil der thermischen Energie aus dem Verbrennungsprozess in mechanische Energie zur Erzeugung und Erhaltung einer periodisch-oszillierenden Prozessgasströmung um, in welcher die Materialbehandlung stattfindet. Der Leistungsbereich des als Hauptbrenner 13 ausgebildeten Drallbrenners 14 liegt bevorzugt bei 75 kW bis 450 kW. Die Luftzahl der Vormischung der Hauptflamme des

Drallbrenners 14 variiert insbesondere zwischen 1,3 und 1,8. Die Drallerzeugung des Drallbrenners 14 wird durch stufenlos einstellbare, nicht illustrierte Tangential-Lufteinlässe mit einem Winkel-Verstellbereich von bevorzugt 0° bis 45° reali- siert.

Der Brennstoff BS strömt über Brennstoff-

Austrittsöffnungen 29 in den mit Verbrennungsgas VG durch strömten VG-Drallbrennerkanal 30 und wird dort vorgemischt. Das vorgemischte Brennstoff-Verbrennungsgas-Gemisch tritt über eine Drallbrenner-Austrittsöffnung 31 in die Brennkam mer 6 der Reaktoreinheit 5 ein und zündet.

Alternativ zum als Hauptbrenner 13 ausgeführten Drallbren ner 14 besteht die Möglichkeit den Hauptenergieeintrag zur thermischen Materialbehandlung von bevorzugt bis zu 450 kW über einen hier in Fig. 7 illustrierten Diffusionsbrenner 32 bereitzustellen .

Der Ringbrenner 11 dient der Anpassung der thermischen Ge samtleistung sowie der Herstellungs- und/oder Behandlungstem peraturen an den jeweiligen Prozess. Der Ringbrenner 11 er- möglicht eine teilweise Entkopplung von der mittleren Haupt- brennerleistung und der Brennereinstellung für einen pulsie renden, schwingenden Hauptbrennerbetrieb. Der Leistungsbe reich des Ringbrenners reicht bevorzugt von 0 kW bei einer Luftströmung bis ca. 50 kW bei reiner Luftzahl von 1,5. Das Brennstoff-Verbrennungsgas -Gemisch BVG tritt als Ringbrenner- Prozessgas RPG über Ringbrenner-Austrittsöffnungen 33 in die Brennkammer 6 der Reaktoreinheit 5 ein.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das in Fig. 2 dargestellte und näher erläuterte erste Mehrfachbrennersystem 9 mit von außen nach innen angeordneten Ringbrenner 11, Drallbrenner 14 und Pilotbrenner 12.

In der Fig. 4 wird eine schematische Darstellung einer zwei ten Ausführungsform eines Reaktorsystems 1 dargestellt.

Das Reaktorsystem 1 weist eine zwei Reaktoren 34 aufweisende Reaktoreinheit 5 auf, der eine Zuführungseinheit 3 vorge schaltet und eine Abführungseinheit 4 nachgeschaltet ist.

Das durch das Reaktorsystem 1 strömende Prozessgas PG tritt über die Zuführungseinheit 3 in die Reaktoreinheit 5 des Re aktorsystems 1 ein und von dort über die Abführungseinheit 4 aus. Die Zuführungseinheit 3 umfasst ein Kanalstränge 17 auf- weisendes Kanalsystem 18, und wobei jeder Brenner 8 einen als Zuführungsleitung 19 ausgebildeten Kanalstrang 17 für das Brennstoff-Verbrennungsgas -Gemisch BVG aufweist. Auch die Ab führungseinheit 4 umfasst ein als Abführungsleitungen 23 aus- gebildete Kanalstränge 24 aufweisendes Kanalsystems 25.

Der Reaktor 34 der Reaktoreinheit 5 verfügt über eine Brenn kammer 6, ein als Reaktionsraum 15 ausgebildetes Abgasrohr 7, wobei das Abgasrohr 7 stromab an die Brennkammer 6 an schließt . Die Brennkammer 6 des Reaktors 34 weist ein Mehr- fachbrennersystem 9 mit einer Vielzahl an Brennern 8 auf, hier zwei Brenner 8, nämlich einen Ringbrenner 11 und einen Drallbrenner 14. Sowohl die Ringbrenner 11 als auch die Drallbrenner 14 verbrennen ein vorgemischtes Brennstoff- Verbrennungsgas-Gemisch BVG. Das durch das Reaktorsystem 1 strömende Prozessgas PG wird durch den einen als Hauptbrenner 13 ausgebildeten Drallbren ner 14 auf eine Herstellungs- und/oder Behandlungstemperatur erwärmt bzw. erhitzt. Die Temperatur zur Herstellung bzw. thermischen Behandlung des mindestens einen Ausgangsstoffes beträgt vorzugsweise zwischen 100 °C und 3000 °C, bevorzugt auf 240 °C bis 2200 °C, besonders bevorzugt auf 240 °C bis 1800 °C, ganz besonders bevorzugt auf 650 °C bis 1800 °C, am meisten bevorzugt auf 700 °C bis 1500 °C. Durch den Verbrennungsprozess wird dem durch das Reaktorsys tem 1 strömenden Prozessgas PG eine eine Pulsationsfrequenz und eine Pulsationsdruckamplitude aufweisende Pulsation auf- geprägt . Die Pulsation weist bevorzugt eine Pulsationsdruck amplitude von 0,1 mbar bis 350 mbar, besonders bevorzugt von 1 mbar bis 200 mbar, ganz besonders bevorzugt von 3 mbar bis 50 mbar, am meisten bevorzugt von 10 mbar bis 40 mbar auf.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit die Pulsationsfrequenz des Prozessgases PG durch eine Pulsationseinrichtung 42 unab hängig von der Pulsationsdruckamplitude einzustellen. Die Pulsationsfrequenz des durch das Reaktorsystem 1 pulsierend strömenden Prozessgases PG ist durch die Pulsationseinrich tung 42 überlager- und somit auch einstellbar, bevorzugt im Frequenzbereich von 1 Hz bis 2000 Hz, bevorzugt zwischen 1 Hz bis 500 Hz, besonders bevorzugt zwischen 40 Hz und 160 Hz. Dem durch das Reaktorsystem 1 strömenden Prozessgas PG ist dementsprechend auch mittels der Pulsationseinrichtung 42 ei ne eine Pulsationsfrequenz und eine Pulsationsdruckamplitude aufweisende Pulsation aufprägbar. Die Pulsation weist bevor zugt eine Pulsationsdruckamplitude von 0,1 mbar bis 350 mbar, besonders bevorzugt von 1 mbar bis 200 mbar, ganz besonders bevorzugt von 3 mbar bis 50 mbar, am meisten bevorzugt von 10 mbar bis 40 mbar auf.

Die Pulsationseinrichtung 42 ist bevorzugt als flammenlos ar beitende Pulsationseinrichtung 42 ausgebildet. Zweckmäßiger- weise ist die Pulsationseinrichtung 42 als Kompressionsmodul, insbesondere als Kolben, oder als Drehschieber oder als modi fizierte Drehschleuse ausgebildet.

Stromab der Zuführungseinheit 3 ist das dem Reaktor 34 der Reaktoreinheit 5 zugeordnete, einen Reaktionsraum 15 ausbil- dende Abgasrohr 7 angeordnet. Im Reaktionsraum 15 wird der Ausgangsstoff mittels einer Aufgabeeinrichtung 16 in das durch das Reaktorsystem 1 und den Reaktor 34 der entsprechen den Reaktoreinheit 5 strömende, pulsierende Prozessgas PG eingebracht. Die Aufgabe erfolgt wie bereits unter Fig. 1 nä- her dargelegt.

Zumindest für den Teil der zur Erzeugung des schwingenden Prozessgasstroms geeigneten Brenner 8 des Mehrfachbrennersys tems 9, hier den als Hauptbrenner 13 ausgebildeten Drallbren ner 14 und den Ringbrenner 11, weist jeder als Zuführungslei- tung 19 ausgebildete Kanalstrang 17 eine Volumenstromrege lungseinrichtung 20 auf. Bevorzugt ist die Volumenstromrege lungseinrichtung 20 als Gleitschieberventil, Regelventil, Re gelhahn und/oder regelbare Irisblende ausgebildet. In der ge zeigten Ausführungsform sind regelbare Irisblenden 35 im Re- aktorsystem 1 verbaut. Die Regelgenauigkeit der als Irisblen den 35 ausgebildeten Volumenstromregelungseinrichtungen 20 ist kleiner gleich 3 %, bevorzugt von kleiner gleich 2 %, be sonders bevorzugt von kleiner gleich 1 % und am meisten be vorzugt von kleiner gleich 0,5 %. Die eine hohe Regelgenauig- keit aufweisende Volumenstromregelungseinrichtung 20 ist not wendig, um durch die ResonanzSchwingung verursachte Rückkopp- lungen auf den Prozessgas-Volumenstrom zu minimieren bzw. zu vermeiden. Insbesondere sind hohe Regelgenauigkeiten des Pro- zessgas-Volumenstroms beim Einsatz einer Teilereinrichtung 36 notwendig, sodass das schwingfähige bzw. im Betriebszustand schwingende System 2 stabil betreibar ist.

Stromauf der Brennkammern 6 der Reaktoren 34 der Reaktorein heit 5 ist in der Zuführungsleitung 19 für das Brennstoff- Verbrennungsgas-Gemisch BVG für den Drallbrenner 14 eine Tei lereinrichtung 36 angeordnet. Die Zuführungsleitung 19 ist derart ausgebildet, dass jede Zuführungsleitung 19 zwischen der Teilereinrichtung 36 und der jeweiligen Brennerkammer 6 der Reaktoren 34 der Reaktoreinheit 5 einen Druckverlust auf- weist, wobei der Druckverlust in jeder Zuführungsleitung 19 im Wesentlichen gleich groß ist. Dies wird dadurch erreicht, dass insbesondere die Zuführungsleitung 19 eine gleiche Zu führungsleitungslänge und/oder einen gleichen Zuführungslei tungsinnendurchmesser und/oder sonstige gleiche Armaturen aufweisen .

Die der Reaktoreinheit 5 nachgeschaltete Abführungseinheit 4 umfasst eine Abscheidevorrichtung 37. Die Abscheidevorrich tung 37, insbesondere ein Filter, bevorzugt ein Heißgasfil ter, ganz besonders bevorzugt ein Schlauch-, Metall- oder Glasfaserfilter, ein Zyklon oder ein Wäscher, trennt die thermisch behandelten Partikel P aus dem pulsierend durch das Reaktorsystem 1 strömenden, heißen Prozessgasstrom ab. Die aus dem Prozessgasstrom abgeschiedenen Partikel P werden aus der Abscheidevorrichtung 37 abgeführt und weiterverarbeitet. Falls notwendig werden die im Reaktorsystem 1 thermisch be handelten Partikel P weiteren Nachbehandlungsschritten, wie bspw. einer Suspendierung, Mahlung oder einer Kalzination un terzogen. Das nicht beladene Prozessgas PG wird in die Umge bung abgeführt. Die Verweilzeit des einen in das Reaktorsystem 1 eingebrach- ten Ausgangsstoffes beträgt zwischen 0,1 s und 25 s. Eine Kreislauffahrweise des Prozessgases PG ist möglich. Gegebe nenfalls ist auch eine Teilauskreisung des Prozessgases PG möglich.

Zudem ist das einen statischen Prozessgasdruck aufweisende Reaktorsystem 1 als akustischer Resonator 38 ausgebildet, der über jeweils einen Resonanzzustand definierende Resonanzei genfrequenzen verfügt. Das Prozessgas PG kann im Reaktorsys- tem 1 eine resonanzfähige Gassäule ausbilden, sodass der Re sonator 38 durch die Pulsationsfrequenz und/oder die Pulsati onsdruckamplitude der durch den Verbrennungsprozess oder eine nicht illustrierte Pulsationseinrichtung erzeugten Pulsation anregbar ist und im Resonanzzustand die Pulsation zu einer eine Resonanzfrequenz und eine Resonanzdruckamplitude aufwei senden ResonanzSchwingung des Prozessgases PG verstärkbar ist.

Die Zuführungseinheit 3 und die Abführungseinheit 4 umfassen jeweils eine einen Druckverlust erzeugende Druckverlust- Erzeugungseinrichtung 22, wobei die Druckverlust-

Erzeugungseinrichtungen 22 so ausgebildet sind, dass wahlwei se einer der Resonanzzustände des Resonators 38 einstellbar ist. Die Druckverlust-Erzeugungseinrichtungen 22 begrenzen ein schwingfähiges bzw. ein im Betriebszustand schwingendes System 2 des Reaktorsystems 1 geometrisch und hinsichtlich des Prozessgasvolumens der ausgebildeten, resonanzfähigen Gassäule. Die Druckverlust-Erzeugungseinrichtungen 22 verhin dern somit eine Ausbreitung der ResonanzSchwingung über die Druckverlust-Erzeugungseinrichtungen 22 hinaus. Je begrenzter das schwingfähige bzw. das im Betriebszustand schwingende System 2 ist, desto effektiver ist eine Erzeugung und eine Ausbreitung der ResonanzSchwingung in dem System 2. Die Druckverlust-Erzeugungseinrichtungen 22 sind im Reaktor system 1, insbesondere in der Zuführungseinheit 3 und der Ab führungseinheit 4, in ihrer jeweiligen Position veränderbar angeordnet, wobei im Betriebszustand die Druckverlust- Erzeugungseinrichtungen 22 in ihrer vorab eingestellten Posi tion nicht veränderbar sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich das im Betriebszustand schwingende System 2 nicht ändert.

Bei bestimmten Prozessen ist es vorteilhaft den statischen Druck im Reaktorsystem 1 einstellen bzw. regeln zu können. Hierfür verfügt jeder als Zuführungsleitung 19 ausgebildete Kanalstrang 17 der Zuführungseinheit 3 über eine Druckre geleinrichtung 37. Auch jeder als Abführungsleitung 23 ausge bildete Kanalstrang 24 eines Kanalsystems 25 der Abführungs- einheit 4 umfasst eine Druckregeleinrichtung 39. Zuführungs einheit 3 und Abführungseinheit 4 weisen die Druckregelein richtungen 39 auf, sodass der statische Druck im Reaktorsys tem 1 regelbar ist.

Die das schwingfähige bzw. im Betriebszustand schwingende System 2 begrenzenden Druckverlust-Erzeugungseinrichtungen 22 innerhalb der Druckregeleinrichtung 39 angeordnet. Stromauf der Reaktoreinheit 5 ist somit die Druckregeleinrichtung 39 stromauf der Druckverlust-Erzeugungseinrichtungen 22 und stromab der Reaktoreinheit 5 stromab der Druckverlust- Erzeugungseinrichtungen 22 angeordnet. Ohne eine solche

Druckregeleinrichtung 39 entspricht der statische Prozessgas druck im Reaktorsystem 1 dem Atmosphärendruck.

Durch die Anpassung des statischen Prozessgasdrucks im Reak torsystem 1 kann Einfluss auf die Eigenschaften des akusti- sehen Resonators 38 genommen werden. Strömungswiderstände, akustische Phänomene und Änderungen der stofflichen Eigen- schäften des Prozessgases sowie des darin aufgegebenen Aus gangsstoffes können die ResonanzSchwingung dämpfen. Der Ener gieaufwand zur ResonanzSchwingungserzeugung wird dementspre chend erhöht und/oder die Regelbarkeit der ResonanzSchwingung beeinflusst. Insbesondere kann das Reaktorsystem 1 so an die die Resonanzdruckamplitude der ResonanzSchwingung dämpfende Faktoren angepasst werden.

Ein höherer statischer Prozessgasdruck verändert die akusti schen Eigenschaften des Resonators 38 bspw. dahingehend, dass sich dessen Resonanzeigenfrequenzen verschieben. Aus diesem Grund ist eine Anregung des Reaktorsystems 1 nur durch die Aufprägung anderer Pulsationsfrequenzen auf das Prozessgas möglich .

Zusätzlich kann das Reaktorsystem 1 eine Prozessgaskühlstre- cke 40, insbesondere eine Quenchvorrichtung 41, umfassen, die verwendet wird, um die im Reaktorsystem 1 ablaufende Reaktion zu einem bestimmten Zeitpunkt zu stoppen und/oder den Pro zessgasstrom einer maximal zulässigen Temperatur einer nach folgenden Abscheideeinrichtung 37, insbesondere einem Filter anzupassen. Die Prozessgaskühlstrecke 40, vorzugsweise die Quenchvorrichtung 41, ist hier in der Abführungseinheit 4 stromauf der als Filter ausgebildeten Abscheideeinrichtung 37 angeordnet .

Zum Stoppen der Reaktion und/oder zum Begrenzen der Tempera- tur des Prozessgasstromes auf eine maximal zulässige Tempera tur einer nachfolgenden Abscheideeinrichtung 37 wird dem durch das Reaktorsystem 1 pulsierend strömenden, heißen Pro zessgasstrom über die Prozessgaskühlstrecke 40 ein Kühlgas zugemischt, bevorzugt Luft, besonders bevorzugt Kalt- oder Druckluft. Die über die Prozessgaskühlstrecke 40 zugemischte Luft kann gegebenenfalls je nach Anforderung vorab gefiltert oder konditioniert werden. Darüber hinaus ist es möglich al ternativ zur Luft-/ Gas- Zumischung eine Eindüsung einer ver dampfenden Flüssigkeit, z.B. von Lösungsmitteln oder verflüs sigten Gasen, vorzugsweise jedoch von Wasser vorzunehmen. Die im Reaktorsystem 1 angeordnete als Quenchvorrichtung 41 ausgebildete Prozessgaskühlstrecke 40 kann Einbauten aufwei sen oder wird ohne Einbauten im Reaktorsystem 1 verbaut. An dere Gase, wie z. B. Stickstoff (N2), Argon (Ar), andere Inert- oder Edelgase oder dergleichen sind ebenso als Kühlgas einsetzbar.

Darüber hinaus weist die Abführungseinrichtung 4 zumindest eine der Vielzahl der Reaktoren 34 der Reaktoreinheit 5 ent sprechende Vielzahl an Abführungsleitungen 23 auf, wobei jede Abführungsleitung 23 eine Druckverlust- Erzeugungseinrichtung 22 aufweist.

Die Abführungsleitungen 23 werden zusammengeführt und die Partikel P werden über die Abscheidevorrichtung 37 aus dem Prozessgasstrom, vorzugsweise aus dem heißen Prozessgasstrom, abgetrennt . In der Fig. 5 wird eine Schnittdarstellung eines konzentrisch zueinander angeordnete Brenner 8 aufweisenden zweiten Mehr fachbrennersystems 9 für ein Reaktorsystem 1 gezeigt. Die konzentrisch angeordneten Brenner 8 sind von außen nach innen als Ringbrenner 11, als als Hauptbrenner 13 ausgebildeter Drallbrenner 14, als Pilotbrenner 12 und als als Hauptbren ner 13 ausgebildeter Diffusionsbrenner 32 ausgebildet. Drall brenner 14 und Diffusionsbrenner 32 sind alternativ oder zu sammen einsatz- und betreibbar. Der als Drallbrenner ausgebildete Pilotbrenner 12 bewirkt, wie bereits in Fig. 2 beschrieben, eine sichere und brenner nahe Zündung der mager-vorgemischten Hauptflamme des Drall brenners 14 oder aber des Diffusionsbrenners 32. Das Brenn- stoff-Verbrennungsgas -Gemisch BVG tritt verdrallt als Pilot brenner-Prozessgas PPG in die Brennkammer 6 der Reaktorein heit 5 ein. Der thermische Leistungsbereich des Pilotbren ners 12 liegt bevorzugt zwischen 20 kW und 50 kW, der dazuge hörige Luftzahl-Regelbereich liegt bevorzugt zwischen 1,05 und 1,25. Die Drallerzeugung des Pilotbrenners 12 wird durch einen Axialschaufel-Drallerzeuger 26 mit fester, von einer von einem Schaufelneigungswinkel abhängigen Drallstärke, um gesetzt .

Der als Hauptbrenner 13 ausgebildete Drallbrenner 14 hat zwei unterschiedliche Funktionen. Zum einen liefert die Hauptflam me des Drallbrenners 14 die für die thermische Materialbe handlung erforderliche Wärmeleistung, bspw. eine Trocknung, eine Kalzinierung und/oder eine Phasenumwandlung. Die ein stellbare Herstellungs- und/oder Behandlungstemperatur der Ausgangsstoffe liegt hierbei zwischen 100 °C bis 3.000 °C, bevorzugt auf 240 °C bis 2200 °C, besonders bevorzugt auf 240 °C bis 1800 °C, ganz besonders bevorzugt auf 650 °C bis 1800 °C, am meisten bevorzugt auf 700 °C bis 1500 °C aus der mager-vorgemischten Verbrennung. Zum anderen wandelt die Hauptflamme des Drallbrenners 14 einen Anteil der thermischen Energie aus dem Verbrennungsprozess in mechanische Energie zur Erzeugung und Erhaltung einer periodisch-oszillierenden Prozessgasströmung um, in welcher die Materialbehandlung stattfindet. Der Leistungsbereich des als Hauptbrenner 13 ausgebildeten Drallbrenners 14 liegt bevorzugt bei 75 kW bis 450 kW. Die Luftzahl der Vormischung der Hauptflamme des Drallbrenners 14 variiert insbesondere zwischen 1,3 und 1,8. Die Drallerzeugung des Drallbrenners 14 wird durch stufenlos einstellbare, nicht illustrierte Tangential-Lufteinlässe mit einem Winkel-Verstellbereich von bevorzugt 0° bis 45° reali siert .

Der Brennstoff BS strömt über Brennstoff- Austrittsöffnungen 29 in den mit Verbrennungsgas VG durch strömten VG-Drallbrennerkanal 30 und wird durch vorgemischt. Das vorgemischte Brennstoff-Verbrennungsgas-Gemisch tritt über eine Drallbrenner-Austrittsöffnung 31 in die Brennkam mer 6 der Reaktoreinheit 5 ein. Alternativ zum als Hauptbrenner 13 ausgeführten Drallbren ner 14 besteht die Möglichkeit den Hauptenergieeintrag zur thermischen Materialbehandlung von bevorzugt bis zu 450 kW über einen Diffusionsbrenner 32 bereitzustellen. Wird der Diffusionsbrenner 32 als Hauptbrenner eingesetzt, ist der Drallbrenner 14 bevorzugterweise nicht in Verwendung.

Der als Hauptbrenner 13 ausgebildete Diffusionsbrenner 32 hat die gleichen Funktionen wie der zuvor beschriebene Drallbren ner 14. Zum einen liefert die Hauptflamme des Diffusionsbren ners 32 die für die thermische Materialbehandlung erforderli- che Wärmeleistung, bspw. eine Trocknung, eine Kalzinierung und/oder eine Phasenumwandlung. Die einstellbare Herstel- lungs- und/oder Behandlungstemperatur der Ausgangsstoffe liegt hierbei zwischen 100 °C bis 3.000 °C, bevorzugt auf 240 °C bis 2200 °C, besonders bevorzugt auf 240 °C bis 1800 °C, ganz besonders bevorzugt auf 650 °C bis 1800 °C, am meisten bevorzugt auf 700 °C bis 1500 °C aus der mager- vorgemischten Verbrennung. Zum anderen wandelt die Hauptflam me des Diffusionsbrenners 32 einen Anteil der thermischen Energie aus dem Verbrennungsprozess in mechanische Energie zur Erzeugung und Erhaltung einer periodisch-oszillierenden Prozessgasströmung um, in welcher die Materialbehandlung stattfindet. Der Leistungsbereich des als Hauptbrenner 13 ausgebildeten Diffusionsbrenners 14 liegt bevorzugt bei 75 kW bis 450 kW. Der Brennstoff BS strömt über einen Brennstoff- Kanal 43 und über Brennstoff-Austrittsöffnungen 44 in die Brennkammer 6 ein während das Verbrennungsgas VG durch den VG-Drallbrennerkanal 30 in die Brennkammer 6 einströmt. Brennstoff BS und Verbrennungsgas VG, insbesondere Verbren nungsluft, vermischen sich in der Brennkammer 6 und zünden dort. Der Ringbrenner 11 dient der Anpassung der thermischen Ge samtleistung sowie der Herstellungs- und/oder Behandlungstem peraturen an den jeweiligen Prozess. Der Ringbrenner 11 er möglicht eine teilweise Entkopplung von der mittleren Haupt- brennerleistung und der Brennereinstellung für einen pulsie- renden, schwingenden Hauptbrennerbetrieb. Der Leistungsbe reich des Ringbrenners reicht bevorzugt von 0 kW bei reiner Luftströmung bis ca. 50 kW bei reiner Luftzahl von 1,5. Das Brennstoff-Verbrennungsgas -Gemisch BVG tritt als Ringbrenner- Prozessgas RPG über Ringbrenner-Austrittsöffnungen 33 in die Brennkammer 6 der Reaktoreinheit 5 ein.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf das in Fig. 5 dargestellte und näher erläuterte erste Mehrfachbrennersystem 9 mit von außen nach innen angeordneten Ringbrenner 11, Drallbrenner 14, Pilotbrenner 12 und Diffusionsbrenner 32. Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Aus führungsform eines bevorzugten Reaktorsystems 1 zur Herstel lung und/oder Behandlung von Partikeln in einem schwingenden Prozessgasström.

Die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform entspricht dem in Fig. 1 beschriebenen Reaktorsystem 1, wobei der Drallbren- ner 14 durch einen als Hauptbrenner 13 ausgebildeten Diffusi onsbrenner 32 ausgetauscht worden ist, der nunmehr den schwingenden bzw. pulsierenden Prozessgasstrom erzeugt.