DE102015205516A1

DE102015205516A1 - Vorrichtung und Verfahren zur thermischen Abgasreinigung

Info

Publication number: DE102015205516A1
Application number: DE102015205516.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Schröter; Erhard Rieder
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2016-06-23
Also published as: EP3237802A1; CN107407483A; US10429066B2; AU2015371529A1; AU2015371529B2; US20170276347A1; WO2016102231A1

Abstract

Eine thermische Abgasreinigungsvorrichtung weist wenigstens einen Thermoreaktor (10), dem ein zu reinigendes Rohgas zugeführt wird und in dem das zugeführte Rohgas thermisch gereinigt wird, und eine Energierückgewinnungseinrichtung, der ein im Thermoreaktor gereinigtes Gas über wenigstens eine Abführleitung (28, 34) zugeführt wird, auf. Zur Verbesserung der Energiebilanz wird vorgeschlagen, dass die Energierückgewinnungseinrichtung wenigstens einen Kondensations-Wärmetauscher (38, 50, 60, 64) aufweist, in dem das gereinigte Gas derart abgekühlt wird, dass in dem gereinigten Gas enthaltene kondensierbare Stoffe kondensieren, und dabei frei werdende Enthalpien an ein Wärmetauschmedium und/oder das Rohgas stromauf des Thermoreaktors (10) abgegeben werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur thermischen Abgasreinigung, insbesondere zum Reinigen eines Minenabgases oder einer Minenabluft, speziell eines methanhaltigen Minenventilationsgases. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch zur thermischen Reinigung anderer, brennbare Bestandteile enthaltender, insbesondere flüchtige organische Bestandteile (VOC – volatile organic components) enthaltender Ablüfte bzw. Abgase eingesetzt werden.
Es ist bekannt, zum Reinigen von Minenabgasen, speziell methanhaltigen Minenventilationsgasen (VAM) einen Thermoreaktor einzusetzen und das beim thermischen Oxidationsprozess entstehende Heißgas einer Energierückgewinnungseinrichtung zuzuführen. So schlägt zum Beispiel die CN 102733872 A vor, die Wärmeenergie des Heißgases zu nutzen, um Wasserdampf zu erzeugen oder weiter aufzuheizen, der zum Antreiben einer Dampfturbine verwendet wird, welche mit einem Generator zum Erzeugen von elektrischem Strom gekoppelt ist.
Die Erfinder haben erkannt, dass die Energieeffizienz dieses Prozesses wie auch vieler anderer Wärmetauschprozesse durch die ausschließliche Nutzung des Brennwerts (oberer Heizwert) oder der Enthalpiedifferenz zwischen einer Wärmetauscheintritts- und einer Wärmetauschaustrittstemperatur begrenzt wird. In vielen Fällen ist die Nutzung des Heizwerts (unterer Heizwert) von Brennstoffen oder die generelle Nutzung der Kondensationsenergie feuchter Bestandteile des (Ab-)Gases durch die Betriebsbedingungen der sekundär erzeugten Energieform begrenzt. Dies gilt zum Beispiel auch bei der Erzeugung von Wasserdampf im Kesselbetrieb eines Stromerzeugungsprozesses.
Herkömmliche Verfahren (vgl. z. B. CN 102733872 A ) nutzen zur Erzeugung von Wasserdampf im Kesselbetrieb die Enthalpiedifferenz eines durch einen stromaufwärtigen Prozess aufgeheizten Heißgasstrom. Werden solche Heißgasströme in einem Verbrennungsprozess von Kohlenwasserstoffen erzeugt oder beinhalten diese aus einem anderen Grund größere Mengen kondensierbarer Bestandteile, wie zum Beispiel bei einem methanhaltigen Minenventilationsgas, wird die Kondensationsenthalpie nicht genutzt. Im Fall größerer Mengen Wasserdampf im Gasstrom wird im Gegenteil eine überproportional große Menge der dem Heißgasstrom innewohnenden Enthalpie in Form von Verdampfungsenthalpie gebunden und damit der Energieübertragung im Kessel entzogen bzw. nicht zugeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur thermischen Abgasreinigung bereitzustellen, die eine verbesserte Energiebilanz aufweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur thermischen Abgasreinigung weist einen Thermoreaktor, dem ein zu reinigendes Rohgas zuführbar ist und in dem das zugeführte Rohgas thermisch reinigbar ist, und eine Energierückgewinnungseinrichtung, der ein in dem Thermoreaktor gereinigtes Gas über wenigstens eine Abführleitung zuführbar ist, auf. Die Energierückgewinnungseinrichtung weist ihrerseits wenigstens einen Kondensations-Wärmetauscher auf, in dem das gereinigte Gas derart abkühlbar ist, dass in dem gereinigten Gas enthaltene kondensierbare Stoffe kondensieren, und dabei frei werdende Enthalpien an ein Wärmetauschmedium und/oder das Rohgas stromauf des Thermoreaktors abgebbar sind.
Vorzugsweise weist der Thermoreaktor eine Brennkammer auf, in der das zugeführte Rohgas thermisch reinigbar ist. Die Energierückgewinnungseinrichtung ist vorzugsweise mit der Brennkammer des Thermoreaktors über eine Abführleitung verbunden, um der Energierückgewinnungseinrichtung ein beim thermischen Reinigungsprozess in der Brennkammer entstandenes gereinigtes Gas zuzuführen. Ferner weist die Energierückgewinnungseinrichtung vorzugsweise einen weiteren Wärmetauscher, in dem das gereinigte Gas auf eine erste Temperaturstufe abkühlbar ist und eine dabei frei werdende Enthalpie an ein Wärmetauschmedium abgebbar ist, sowie den Kondensations-Wärmetauscher, der stromab des weiteren Wärmetauschers angeordnet ist und in dem das gereinigte Gas auf eine zweite Temperaturstufe niedriger als die erste Temperaturstufe weiter abkühlbar ist, sodass in dem gereinigten Gas enthaltene kondensierbare Stoffe kondensieren, und dabei frei werdende Enthalpien an ein Wärmetauschmedium und/oder das Rohgas stromauf des Thermoreaktors abgebbar sind, auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur thermischen Abgasreinigung enthält die Schritte des thermischen Reinigens eines zu reinigenden Rohgases in einem Thermoreaktor; und des Abkühlens eines beim thermischen Reinigungsprozess im Thermoreaktor entstandenen gereinigten Gases in einem Kondensations-Wärmetauscher derart, dass in dem gereinigten Gas enthaltene kondensierbare Stoffe kondensieren, wobei dabei frei werdende Enthalpien an ein Wärmetauschmedium und/oder das Rohgas stromauf des Thermoreaktors abgegeben werden.
Vorzugsweise erfolgt das thermische Reinigen des Rohgases in einer Brennkammer des Thermoreaktors. Das beim thermischen Reinigungsprozess in der Brennkammer entstandene gereinigte Gas wird vorzugsweise in einem weiteren Wärmetauscher auf eine erste Temperaturstufe abgekühlt, wobei eine dabei frei werdende Enthalpie an ein Wärmetauschmedium abgegeben wird. Ferner wird das gereinigte Gas vorzugsweise in dem Kondensations-Wärmetauscher stromab des weiteren Wärmetauschers auf eine zweite Temperaturstufe niedriger als die erste Temperaturstufe weiter abgekühlt, sodass in dem gereinigten Gas enthaltene kondensierbare Stoffe kondensieren, und dabei frei werdende Enthalpien an ein Wärmetauschmedium und/oder das Rohgas stromauf des Thermoreaktors abgegeben werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann in einem ersten Wärmetauscher (weiterer Wärmetauscher der Erfindung) der Energierückgewinnungseinrichtung eine Enthalpiedifferenz zwischen der Eintrittstemperatur und der Austrittstemperatur (erste Temperaturstufe der Erfindung) des gereinigten Heißgases in den bzw. aus dem ersten Wärmetauscher genutzt werden. Zusätzlich kann in dem zweiten Wärmetauscher (Kondensations-Wärmetauscher der Erfindung) der Energierückgewinnungseinrichtung durch Kondensation der Feuchte im Heißgas auch die dem Heißgas innewohnende Verdampfungsenthalpie genutzt werden. Auf diese Weise können je nach Art des kondensierenden zweiten Wärmetauschers zum Beispiel etwa 60–70% der Temperaturdifferenz zwischen der Austrittstemperatur des Heißgases aus dem ersten Wärmetauscher und der Kondensationstemperatur der Feuchte (typischerweise Wasserdampf) sowie der Verdampfungsenthalpie an das Wärmetauschmedium übertragen werden.
Der thermische Reinigungsprozess soll in diesem Zusammenhang alle Arten von Reinigungsprozessen umfassen, bei denen dem zu reinigenden Rohgas Wärmeenergie zugeführt wird. Hierzu zählen insbesondere thermische Oxidationsprozesse von in dem zu reinigenden Rohgas enthaltenen brennbaren Stoffen.
Die Abführleitung umfasst in diesem Zusammenhang insbesondere eine so genannte Reingasleitung, durch welche die im Thermoreaktor gereinigten Gase nach Durchströmen des Regenerators mit entsprechender Abkühlung (auf z. B. etwa 70°C) als so genanntes Reingas aus dem Thermoreaktor abgeführt werden, und eine so genannte Heißgasleitung, durch welche die im Thermoreaktor gereinigten Gase nach der thermischen Reinigung im Thermoreaktor mit entsprechender Aufheizung (auf z. B. etwa 1.000°C) als so genanntes Heißgas aus der Brennkammer des Thermoreaktors abgeführt werden. Dementsprechend umfasst das gereinigte Gas in diesem Zusammenhang insbesondere das so genannte Reingas und das so genannte Heißgas.
Gemäß der Erfindung sollen in dem Kondensations-Wärmetauscher der Energierückgewinnungseinrichtung „in dem gereinigten Gas enthaltene kondensierbare Stoffe kondensieren”. Hierunter soll im Sinne der Erfindung auch verstanden werden, dass wenigstens eine kondensierbare, das gereinigte Gas als Stoffgemisch aufweisende Stoffkomponente zumindest teilweise im Kondensations-Wärmetauscher kondensiert. Vorzugsweise wird zumindest eine kondensierbare Hauptkomponente des Stoffgemisches zumindest teilweise kondensiert, wobei unter einer kondensierbaren Hauptkomponente eine Stoffkomponente verstanden wird, deren Kondensationsenthaltpie wenigstens 50% der Gesamtkondensationsenthalpie aller im Stoffgemisch vorhandenen kondensierbaren Stoffkomponenten aufweist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung stehen der weitere Wärmetauscher und der Kondensations-Wärmetauscher mit einem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf in Wärmeaustausch. Dabei ist der Kondensations-Wärmetauscher in dem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf bevorzugt stromauf des weiteren Wärmetauschers angeordnet, und kann das Wärmetauschmedium des gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislaufs bevorzugt in dem Kondensations-Wärmetauscher vorgewärmt werden.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung steht der weitere Wärmetauscher mit einem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf in Wärmeaustausch und steht der Kondensations-Wärmetauscher mit einem zweiten, von dem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf separaten Wärmetauschmedien-Kreislauf in Wärmeaustausch.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung steht der weitere Wärmetauscher mit einem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf in Wärmeaustausch und steht der Kondensations-Wärmetauscher mit einer Rohgaszuführleitung stromauf des Thermoreaktors in Wärmeaustausch.
In einer noch anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in dem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf stromab des weiteren Wärmetauschers ein weiterer Kondensations-Wärmetauscher vorgesehen, der mit einer Rohgaszuführleitung stromauf des Thermoreaktors in Wärmeaustausch steht.
Der Begriff Kreislauf soll in diesem Zusammenhang sowohl geschlossene als auch offene Kreisläufe umfassen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in dem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf oder dem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf stromab des weiteren Wärmetauschers eine Stromerzeugungseinrichtung angeordnet. D. h. das im weiteren Wärmetauscher aufgeheizte Wärmetauschmedium wird vorzugsweise zur Stromerzeugung genutzt. Die Stromerzeugungseinrichtung weist vorzugsweise eine in den Kreislauf geschaltete Dampfturbine und einen mit der Dampfturbine gekoppelten Generator zum Erzeugen von elektrischem Strom auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind in dem zweiten Wärmetauschmedien-Kreislauf stromab des Kondensations-Wärmetauschers wenigstens ein Warm- und/oder Heißwasserverbraucher und/oder ein Fernwärmeanschluss angeordnet. Mit anderen Worten ist das Wärmetauschmedium des zweiten Wärmetauschers vorzugsweise ein Brauchwasser oder ein Heizmedium. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der zweite Wärmetauschmedien-Kreislauf als Wärmequelle für den Betrieb einer ORC-Anlage dient. Dabei kann im zweiten Wärmetauschmedien-Kreislauf entweder ein Zwischenmedium, z. B. ein Thermalöl, zur Wärmeübertragung auf eine ORC-Anlage vorgesehen sein oder alternativ der zweite Wärmetauschmedien-Kreislauf direkt ein Arbeitsmittelkreislauf einer ORC-Anlage sein, wobei der zweite Wärmetauscher als Verdampfer für ein Arbeitsmittel der ORC-Anlage arbeiten kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann ein in dem Kondensations-Wärmetauscher der Energierückgewinnungseinrichtung erzeugtes Kondensat über eine Kondensatabführung dem Prozess wieder zurückgeführt werden. Zum Beispiel kann das Kondensat einem Wärmetauschmedien-Kreislauf als Wärmetauschmedium zugeführt werden.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung überführt der Kondensations-Wärmetauscher der Energierückgewinnungseinrichtung die Rest- und/oder Kondensationsenthalpie an den zu behandelnden Rohgasstrom, speziell methanhaltiges Minenventilationsgas (VAM), vor Eintritt in den Thermoreaktor. In dieser Variante können geringe Mengen von im Rohgasstrom enthaltenen Tropfen verdampft werden. Darüber hinaus kann dem Thermoreaktor entsprechend mehr Energie zur primären Energierückgewinnung im weiteren Wärmetauscher entzogen werden.
In einer anderen, alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung der Erfindung nutzt der Kondensations-Wärmetauscher der Energierückgewinnungseinrichtung die Rest- und/oder Kondensationsenthalpie des aus dem (regenerativen) Thermoreaktor über eine Reingasabführleitung abströmenden, gereinigten Reingasstrom als Wärmequelle und überträgt diese auf ein Wärmetauschmedium im zweiten Wärmetauschmedien-Kreislauf. Diese Variante kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn eine Austrittstemperatur des Reingasstroms in der Reingasabführleitung über dem Taupunkt einer Dampfkomponente im Abgasstrom liegt, insbesondere min. 80°C, vorzugsweise min. 90°C, bevorzugt min. 100°C oder höher liegt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass dem Kondensations-Wärmetauscher sowohl der Abgasstrom aus der Reingasabführleitung als auch das den weiteren Wärmetauscher verlassende Heißgas als Wärmequelle zum Wärmeübertrag auf das Wärmemedium im zweiten Wärmetauschmedien-Kreislauf zugeführt werden.
In weiteren Varianten kann auch vorgesehen sein, dass die Energierückgewinnungseinrichtung neben den vorgenannten Wärmetauschern in sequentieller Anordnung in der Heißgasleitung zudem einen noch weiteren Wärmetauscher zur Kondensation der Feuchte des in der Reingasleitung abströmenden Reingases des Thermoreaktors aufweist, sodass auch die diesem Reingas innewohnende Verdampfungsenthalpie nutzbar wird. Diese Variante kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn eine Austrittstemperatur des (kühleren) Reingasstroms in der Reingasleitung über dem Taupunkt einer Dampfkomponente im Abgasstrom liegt, insbesondere min. 80°C, vorzugsweise min. 90°C, bevorzugt min. 100°C oder höher liegt.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Thermoreaktor ein thermischer Oxidationsreaktor. Ein solcher thermischer Oxidationsreaktor ist vorzugsweise zur regenerativen thermischen Oxidation (RTO) ausgestaltet und beispielhaft in der WO 2008/011965 A1 der Anmelderin beschrieben, deren Inhalt diesbezüglich vollständig auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht wird. Der Thermoreaktor kann in diesem Zusammenhang insbesondere ein RTO-Reaktor mit zwei, drei, vier oder mehr Regeneratoren bzw. Behältern sein.
Die oben beschriebene Vorrichtung der Erfindung und das oben beschriebene Verfahren der Erfindung können in besonders vorteilhafter Weise zum Reinigen eines Minenabgases, insbesondere eines methanhaltigen Minenventilationsgases (VAM) verwendet werden. Der Ventilationsluft von Kohleminen wird zur Verminderung der Untertage-Staubentwicklung im Ansaugvorgang Feuchtigkeit in einer Größenordnung von zum Beispiel 30 bis 35 Vol.-% beigemischt. Die Erfindung macht die Enthalpie dieser Feuchtigkeit im Abstrom des Thermoreaktors in der Energierückgewinnung nutzbar.
Mit der oben beschriebenen Erfindung können insbesondere die folgenden Vorteile erzielt werden:

– Nutzung auch der Verdampfungsenthalpie der im gereinigten Gas, insbesondere im Heißgas enthaltenden Feuchte (-> Verbesserung der Energiebilanz);
– Minimierung des Wasserverbrauchs durch Rückführen des Kondensats in den den weiteren Wärmetauscher enthaltenden Kreislauf oder einen anderen Prozess (-> Verbesserung der Ressourcenbilanz);
– Erhöhung der Leistung des weiteren Wärmetauschers bei gleichem Energie- und/oder Brennstoffverbrauch;
– Minimierung der CO2-Emissionen des energieerzeugenden Prozesses stromauf der Energierückgewinnungseinrichtung.

Obige sowie weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer thermischen Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer thermischen Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer thermischen Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
4 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer thermischen Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
5 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer thermischen Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
6 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer thermischen Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
7 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer thermischen Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel; und
8 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer thermischen Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt ein System zum Reinigen eines methanhaltigen Minenventilationsgases (VAM) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das in 1 veranschaulichte System weist neben den nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Komponenten insbesondere auch zahlreiche (Regel-)Ventile und Sensoren (insbesondere Temperatursensoren) auf, die der Einfachheit halber weggelassen sind, die aber beispielsweise aus der WO 2008/011965 A1 bekannt sind.
Die thermische Abgasreinigungsvorrichtung von 1 enthält einen Thermoreaktor 10 zur regenerativen thermischen Oxidation (RTO) von brennbaren Stoffen in einem Abluft- oder Abgasstrom. Der Thermoreaktor 10 weist eine Brennkammer 12 und zwei unterhalb der Brennkammer 12 angeordnete Regeneratoren 14, die jeweils eine Vorkammer und einer oberhalb der Vorkammer angeordnete Wärmespeichermassenkammer umfassen, auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Thermoreaktor 10 zwei Regeneratoren 14 auf, in anderen Ausführungsformen können aber auch drei, vier oder mehr Regeneratoren 14 unterhalb der Brennkammer 12 vorgesehen sein.
In die Brennkammer 12 des Thermoreaktors 10 ragt ein Brenner 16, dem über eine Gaszufuhr 18 Brenngas und Verbrennungsluft zugeführt werden. Der Brenner 16 dient dem Verbrennen der in dem zu reinigenden Rohgas enthaltenen Schadstoffe (z. B. Methan). Die Temperatur in der Brennkammer 12 kann im Betrieb – abhängig vom Energieinhalt der im Rohgas enthaltenen brennbaren Stoffe – bis zu etwa 1.000°C betragen.
Die Vorkammer jedes Regenerators 14 des Thermoreaktors 10 ist über eine Rohgaszweigleitung 20 mit einer Rohgaszuführleitung 22 verbunden. Eine Abgasquelle 24, zum Beispiel in Form einer Abgassammel- und -mischvorrichtung speist die Rohgaszuführleitung 22 mit dem zu reinigenden Abgas (Rohgas).
Weiter ist die Vorkammer jedes Regenerators 14 des Thermoreaktors 10 über jeweils eine Reingaszweigleitung 26 mit einer Reingasleitung (erste Abführleitung der Erfindung) 28 verbunden. Das im Thermoreaktor 10 gereinigte und im Regenerator 14 abgekühlte Gas (Reingas) wird durch die Reingasleitung 28 zu einem Abluftkamin 30 geleitet, über den das Reingas an die Umgebung abgegeben wird.
Die Funktionsweise eines solchen Thermoreaktors ist zum Beispiel in der WO 2008/011965 A1 in mehr Einzelheiten beschrieben. Es wird diesbezüglich vollinhaltlich auf diese Druckschrift Bezug genommen.
Wie in 1 dargestellt, ist die Brennkammer 12 des Thermoreaktors 10 über Heißgaszweigleitungen 32 mit einer Heißgasleitung (zweite Abführleitung der Erfindung) 34 verbunden. Über diese Heißgasleitung 34 wird heißes, durch thermische Oxidation gereinigtes Abgas (Heißgas) am Regenerator 14 vorbeigeführt bzw. der Abgasreinigungsvorrichtung vor dem Passieren eines Regenerators 14 entnommen. In bevorzugten Ausführungen wird das Heißgas über die Heißgasleitung 34 einer Energierückgewinnungseinrichtung zugeführt.
Diese Energierückgewinnungseinrichtung weist einen ersten Wärmetauscher 36 (weiterer Wärmetauscher der Erfindung) und einen zweiten Wärmetauscher 38 (Kondensations-Wärmetauscher der Erfindung) stromab des ersten Wärmetauschers 36 auf. Beide Wärmetauscher 36, 38 stehen mit einem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf 40a in Wärmeaustausch.
Der erste Wärmetauscher 36 dient als Dampferzeuger oder Dampferhitzer. Im ersten Wärmetauscher wird das Heißgas von zum Beispiel etwa 1.000°C auf zum Beispiel etwa 400°C (erste Temperaturstufe) abgekühlt. Je nach Auslegung und/oder Wirkungsgrad des ersten Wärmetauschers 36 und/oder Eintrittstemperatur des Heißgases am ersten Wärmetauscher 36 kann die erste Temperaturstufe auch unter 400°C liegen, beispielsweise bei etwa 300°C, 200°C oder sogar ca. 150°C. Die bei dieser Abkühlung frei werdende Enthalpie wird im ersten Wärmetauscher 36 genutzt zur Aufheizung des Wärmetauschmediums (hier: Wasser) des Kreislaufs 40a bis zur Verdampfung und Überhitzung des Dampfes.
Der durch den ersten Wärmetauscher 36 überhitzte Dampf wird im Kreislauf 40a einer Dampfturbine 42 zugeleitet. Diese Dampfturbine 42 ist mit einem Generator 44 zur Stromerzeugung gekoppelt, um in bekannter Weise elektrische Energie zu erzeugen. Stromab der Dampfturbine 42 ist vorzugsweise ein Kühlturm 43 zum weiteren Abkühlen des Wassers vorgesehen.
Im zweiten Wärmetauscher 38 wird das aus dem ersten Wärmetauscher 36 austretende Heißgas weiter abgekühlt, zum Beispiel auf etwa 60°C (zweite Temperaturstufe). Während dieses Abkühlvorganges kondensieren die feuchten Bestandteile des Heißgases.
Liegt die erste Temperaturstufe unter etwa 230°C, insbesondere zwischen 200°C und 100°C, bevorzugt bei ca. 150°C kann der zweite Wärmetauscher 38 kostengünstig aus Carbon- oder Kunststoffmaterial gefertigt werden. Solche Wärmetauscher sind beispielsweise aus der WO 2009/007065 A1 bekannt, deren Offenbarung an dieser Stelle mit umfasst sein soll.
Dabei gibt das Heißgas die ihm innewohnende Enthalpie zwischen Eintritts- und Austrittstemperatur in den bzw. aus dem zweiten Wärmetauscher 38, die Verdampfungsenthalpie der im Heißgas enthaltenen Feuchte durch Kondensation, und die dem Kondensat innewohnende Enthalpie zwischen Eintritts- und Austrittstemperatur in den bzw. aus dem zweiten Wärmetauscher 38 frei. Die Summe dieser freigesetzten Enthalpien wird an das Wärmetauschmedium des Kreislaufs 40a abgegeben, um das Wärmetauschmedium vorzuwärmen.
Das aus dem zweiten Wärmetauscher 38 austretende Heißgas wird schließlich über eine Verbindungsleitung 46 der Reingasleitung 28 zugeführt, um letztlich über den Abluftkamin 30 an die Umgebung abgegeben zu werden.
Wie in 1 angedeutet, kann das beim Abkühlen des Heißgases im zweiten Wärmetauscher 38 entstehende Kondensat optional über eine Kondensatabführung 48 wieder dem Prozess zurückgeführt werden. Beispielsweise kann das Kondensat dem Kreislauf 40a als Wärmetauschmedium zugeführt werden.
2 zeigt ein System zum Reinigen eines methanhaltigen Minenventilationsgases gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei sind gleiche bzw. analoge Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet und auf eine Wiederholung der entsprechenden Beschreibungen wird verzichtet.
Die in 2 veranschaulichte Abgasreinigungsvorrichtung unterscheidet sich von jener des ersten Ausführungsbeispiels durch die Energierückgewinnungseinrichtung.
Wie in 2 dargestellt, steht der erste Wärmetauscher 36 (weiterer Wärmetauscher der Erfindung) der Energierückgewinnungseinrichtung mit einem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf 40b in Wärmeaustausch. Dieser erste Wärmetauschmedien-Kreislauf 40b enthält wie der gemeinsame Wärmetauschmedien-Kreislauf 40a des ersten Ausführungsbeispiels eine Stromerzeugungseinrichtung umfassend eine Dampfturbine 42 und einen Generator 44 sowie einen Kühlturm 43.
Der zweite Wärmetauscher 38 (Kondensations-Wärmetauscher der Erfindung) der Energierückgewinnungseinrichtung steht mit einem zweiten Wärmetauschmedien-Kreislauf 40c in Wärmeaustausch, der als offener Kreislauf und separat zu dem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf 40b ausgestaltet ist. Bei dem Wärmetauschmedium des zweiten Wärmetauschmedien-Kreislaufs 40c handelt es sich beispielsweise um Brauchwasser, das einem Warmwasserverbraucher zugeführt wird, oder um ein Heizmedium, das einem Fernwärmeanschluss zugeführt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Wärmetauschmedium des zweiten Wärmetauschmedien-Kreislaufs 40c ein Thermalöl eines Zwischenkreislaufs zur Ankopplung einer RC-, insbesondere einer ORC-Anlage oder aber direkt ein Arbeitsmedium einer RC-, insbesondere einer ORC-Anlage ist. Im zweiten Fall dient der zweite Wärmetauscher 38 als Direktverdampfer für ein Arbeitsmedium, insbesondere ein organisches Arbeitsmedium zum Betrieb einer Anlage nach Rankine-Zyklus, wobei vorzugsweise die Rankine-Turbine einen Generator antreibt. Auf diese Weise kann ein Wirkungsgrad der Stromerzeugung der Gesamtanlage, umfassend die Dampfturbine 42 und die Rankine-Turbine, gesteigert werden.
3 zeigt ein System zum Reinigen eines methanhaltigen Minenventilationsgases gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei sind gleiche bzw. analoge Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet und auf eine Wiederholung der entsprechenden Beschreibungen wird verzichtet.
Die in 3 veranschaulichte Abgasreinigungsvorrichtung unterscheidet sich von jenen der ersten beiden Ausführungsbeispiele durch die Energierückgewinnungseinrichtung.
Wie in 3 dargestellt, steht der erste Wärmetauscher 36 der Energierückgewinnungseinrichtung mit einem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf 40b in Wärmeaustausch. Dieser erste Wärmetauschmedien-Kreislauf 40b enthält wie der gemeinsame Wärmetauschmedien-Kreislauf 40a des ersten Ausführungsbeispiels und der erste Wärmetauschmedien-Kreislauf 40b des zweiten Ausführungsbeispiels eine Stromerzeugungseinrichtung umfassend eine Dampfturbine 42 und einen Generator 44 sowie einen Kühlturm 43.
Der zweite Wärmetauscher (Kondensations-Wärmetauscher) 38 der Energierückgewinnungseinrichtung steht mit dem von der Abgasquelle 24 geförderten Rohgasstrom, speziell methanhaltigen Minenventilationsgasen (VAM), in Wärmeaustausch. Insbesondere ist der zweite Wärmetauscher 38 stromauf des Thermoreaktors 10 in der Rohgaszuführleitung 22 angeordnet. In dem zweiten Wärmetauscher 38 wird das aus dem ersten Wärmetauscher 36 austretende Heißgas zum Beispiel von etwa 300°C auf etwa 200°C abgekühlt.
4 zeigt ein System zum Reinigen einer VOC-haltigen Abluft einer Abgasquelle 24, beispielsweise eines methanhaltigen Minenventilationsgases oder einer lösemittelhaltigen Prozessabluft, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei sind gleiche bzw. analoge Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet und auf eine Wiederholung der entsprechenden Beschreibungen wird verzichtet.
Die in 4 veranschaulichte Abgasreinigungsvorrichtung unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel nach 1 dadurch, dass das über die Reingasleitung 28 abgeführte, kühlere Reingas (z. B. etwa 70°C) mit dem aus dem ersten Wärmetauscher 36 der Energierückgewinnungseinrichtung austretenden Heißgas (z. B. etwa 300°C) vermischt wird, bevor dieses gemischte Reingas (z. B. etwa 180°C) stromab in den zweiten Wärmetauscher (Kondensations-Wärmetauscher) 38 als Wärmequelle eintritt. Im zweiten Wärmetauscher 38 wird dann das gemischte Reingas über den Taupunkt einer Dampfkomponente, insbesondere Wasserdampf, abgekühlt, so dass die in beiden Teilströmen gespeicherte Verdampfungsenthalpie auf das im gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf 40d zirkulierenden Wärmetauschmedium übertragen werden kann.
Es kann dabei auch vorgesehen sein, dass die Beimengung bzw. Zuführung der Gasströme über eine Misch- und/oder Verwirbelungseinrichtung unterstützt wird. Dadurch kann eine vorteilhafte Durchmischung, insbesondere Homogenisierung des Gemisches der unterschiedlich temperierten Gasströme begünstigt werden.
Alternativ zu der in 4 gezeigten Ausführung kann analog zum Ausführungsbeispiel nach 2 die Rest- und/oder Verdampfungsenthalpie des Gasgemisches auch auf ein im zweiten Wärmetauschmedien-Kreislauf 40c zirkulierendes Wärmetauschmedium übertragen werden.
Die so charakterisierten Ausführungsvarianten eignen sich insbesondere dann, wenn sich durch die Gemischbildung zwischen dem Heißgas der ersten Temperaturstufe und dem kühleren Reingas der Austrittstemperatur aus dem Thermoreaktor 10 eine Gemischtemperatur von unter 250°C einstellen lässt, welche zu einer vorteilhaften und kostengünstigen Realisierung des zweiten Wärmetauschers nach Art der WO 2009/007065 A1 führt.
5 zeigt ein System zum Reinigen einer VOC-haltigen Abluft einer Abgasquelle 24, beispielsweise eines methanhaltigen Minenventilationsgases oder einer lösemittelhaltigen Prozessabluft, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei sind gleiche bzw. analoge Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet und auf eine Wiederholung der entsprechenden Beschreibungen wird verzichtet.
Die in 5 veranschaulichte Abgasreinigungsvorrichtung unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel nach 2 dadurch dass in der Reingasleitung 28 ein dritter Wärmetauscher 50 vorgesehen ist. Im dritten Wärmetauscher 50 (Kondensations-Wärmetauscher der Erfindung) wird das aus dem Thermoreaktor 10 über die Reingasleitung 28 austretende Reingas weiter abgekühlt, zum Beispiel auf etwa 60°C (entsprechend der zweiten Temperaturstufe des zweiten Wärmetauschers 38). Während dieses Abkühlvorganges kondensieren die feuchten Bestandteile des Reingases, wodurch eine Rest- und/oder Verdampfungsenthalpie des Reingases auf ein Wärmetauschmedium übertragen werden kann.
In der in 5 dargestellten Variante dieses Ausführungsbeispiels stehen dabei der erste Wärmetauscher 36 und der zweite Wärmetauscher 38 mit einem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf 40a in Wärmeaustausch (ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel von 1). Zusätzlich stehen der zweite Wärmetauscher 38 und der dritte Wärmetauscher 50 über einen gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf 40e in Wirkbeziehung, wobei das Wärmetauschmedium im dritten Wärmetauscher 50 vorgewärmt wird. Im Ergebnis stehen alle drei Wärmetauscher 36, 38, 50 über einen gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf in Wirkbeziehung, wodurch eine Dampfbildung zum Antrieb der Dampfturbine 42 vorteilhaft maximiert werden kann.
Alternativ zu der in 5 gezeigten Variante kann auch vorgesehen sein, dass der dritte Wärmetauscher 50 mit dem zweiten Wärmetauscher 38 über einen gemeinsamen zweiten Wärmetauschmedien-Kreislauf 40f in Wirkbeziehung steht und so die einem weiteren Wärmenutzer zuführbare Wärmeenergie in analoger Weise zum Beispiel nach 2 gesteigert wird.
Eine derartige Ausführung ist in 6 als sechstes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei sind gleiche bzw. analoge Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet und auf eine Wiederholung der entsprechenden Beschreibungen wird verzichtet. Der zweite Wärmetauschmedien-Kreislauf 40f ist dabei als Arbeitsmittelkreislauf eines Rankine-Zyklus ausgestaltet. Das Arbeitsmedium und damit das zweite Wärmetauschmedium ist dabei bevorzugt ein organisches Arbeitsmedium, welches insbesondere bei niedrigeren Temperaturniveaus günstigere Verdampfungseigenschaften aufweist als das Medium Wasser der Dampfturbine 42. Der zweite Wärmetauscher 38 dient dabei als Verdampfer für das Arbeitsmedium, welches anschließend über eine Rankine-Turbine 54 entspannt wird. Die Rankine-Turbine 54 treibt einen weiteren Generator 56 an. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Rankine-Turbine 54 über ein Kupplungs- bzw. Übertragungssystem mit der Welle des Generators 44 in Wirkbeziehung steht, wodurch auf einen zweiten Generator verzichtet werden könnte. Das in der Rankine-Turbine 54 entspannte Arbeitsmedium wird weiters über einen Kondensator 58 derart abgekühlt, dass es wieder auskondensiert. Anschließend wird es in vorwiegend flüssiger Form, dem dritten Wärmetauscher 50 zugeführt. Der dritte Wärmetauscher 50 überträgt die Rest- und/oder Verdampfungsenthalpie des Reingases des Thermoreaktors 10 auf das flüssige Arbeitsmedium, wodurch dieses vorgewärmt und ggf. sogar bereits teilweise verdampft wird.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn der zweite und/oder dritte Wärmetauscher 38, 50 insbesondere bei der Einbindung einer RC/ORC-Anlage nach Art eines Strömungsapparats bzw. eines Systems von Strömungsapparaten nach der bislang nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 201 908.7 ausgeführt ist. Die Offenbarung der DE 10 2014 201 908.7 wird hiermit vollinhaltlich, insbesondere betreffend des Aufbaus des Strömungsapparats, die Strömungsführung im Strömungsapparat, ein System von Strömungsapparaten und das Betriebsverfahren zur Fluidführung im Strömungsapparat in Bezug genommen.
Bei bekannten regenerativen Thermoreaktoren 10 ohne eine Heißgasnutzung über die zweite Abführleitung 34 und eine Energierückgewinnungseinrichtung im Sinne der Ausführungsbeispiele nach 1 bis 6 und WO 2008/011965 A1 kann es auch sinnvoll und vorteilhaft sein, einen Kondensations-Wärmetauscher 60 (zum Beispiel nach Art des dritten Wärmetauschers 50 gemäß dem Beispiel aus 5) in der ersten Abführleitung 28 vorzusehen, wie dies in 7 als siebtes Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist.
Dabei kühlt das in der Reingasleitung 28 abströmende Reingas in dem Kondensations-Wärmetauscher 60 unter einen Taupunkt einer Dampfkomponente ab. Dadurch kann die Rest- und/oder Verdampfungsenthalpie, welche nicht in den Regeneratoren 14 des regenerativen Thermoreaktors 10 zurückgewonnen wurde, auf ein Wärmetauschmedium eines entsprechenden Wärmetauschmedien-Kreislaufs 40g übertragen werden. So kann beispielsweise analog zum Ausführungsbeispiel nach 3 das anströmende Rohgas vorgewärmt werden. Alternativ kann auch ein anderer Wärmenutzer, beispielsweise eine Warm- oder Heißwasserversorgung oder eine ORC-Anlage, mit Wärmeenergie versorgt werden.
8 zeigt als achtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels von 1. Dabei sind gleiche bzw. analoge Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet und auf eine Wiederholung der entsprechenden Beschreibungen wird verzichtet.
Die in 8 veranschaulichte Abgasreinigungsvorrichtung unterscheidet sich von jener des ersten Ausführungsbeispiels durch die Energierückgewinnungseinrichtung.
Der erste Wärmetauscher 36 und der zweite Wärmetauscher 38 stehen mit einem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf 40h in Wärmeaustausch. Dabei wird das Wärmetauschmedium stromab der Dampfturbine 42 einem weiteren Kondensations-Wärmetauscher 64 zugeleitet, der stromauf des Thermoreaktors 10 in der Rohgaszuführleitung 22 angeordnet ist. Das in diesem weiteren Kondensations-Wärmetauscher 64 auf zum Beispiel etwa 60°C abgekühlte Wärmetauschmedium wird dann wieder dem Kondensations-Wärmetauscher 38 stromauf des ersten Wärmetauschers 36 zugeführt.
Bezugszeichenliste

10: Thermoreaktor
12: Brennkammer
14: Regeneratoren
16: Brenner
18: Gaszufuhr
20: Rohgaszweigleitung
22: Rohgaszuführleitung
24: Abgasquelle
26: Reingaszweigleitung
28: erste Abführleitung, Reingasleitung
30: Abluftkamin
32: Heißgaszweigleitung
34: zweite Abführleitung, Heißgasleitung
36: erster Wärmetauscher, weiterer Wärmetauscher
38: zweiter Wärmetauscher, Kondensations-Wärmetauscher
40a–h: Wärmetauschmedien-Kreisläufe
42: Dampfturbine
43: Kühlturm
44: Generator
46: Verbindungsleitung
48: Kondensatabführung
50: dritter Wärmetauscher, Kondensations-Wärmetauscher
52: Kondensatabführung
54: Rankine-Turbine
56: Generator
58: Kondensator
60: vierter Wärmetauscher, weiterer Kondensations-Wärmetauscher
62: Kondensatabführung
64: fünfter Wärmetauscher, Kondensations-Wärmetauscher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 102733872 A [0002, 0004]
WO 2008/011965 A1 [0026, 0039, 0044, 0073]
WO 2009/007065 A1 [0050, 0066]
DE 102014201908 [0072, 0072]

Claims

Vorrichtung zur thermischen Abgasreinigung, aufweisend: einen Thermoreaktor (10), dem ein zu reinigendes Rohgas zuführbar ist und in dem das zugeführte Rohgas thermisch reinigbar ist; und eine Energierückgewinnungseinrichtung, der ein in dem Thermoreaktor (10) gereinigtes Gas über wenigstens eine Abführleitung (28, 34) zuführbar ist, wobei die Energierückgewinnungseinrichtung wenigstens einen Kondensations-Wärmetauscher (38, 50, 60, 64) aufweist, in dem das gereinigte Gas derart abkühlbar ist, dass in dem gereinigten Gas enthaltene kondensierbare Stoffe kondensieren, und dabei frei werdende Enthalpien an ein Wärmetauschmedium und/oder das Rohgas stromauf des Thermoreaktors (10) abgebbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Thermoreaktor (10) eine Brennkammer (12) aufweist, in der das zugeführte Rohgas thermisch reinigbar ist; die Energierückgewinnungseinrichtung über die Abführleitung (34) mit der Brennkammer (12) des Thermoreaktors (10) verbunden ist, um der Energierückgewinnungseinrichtung ein beim thermischen Reinigungsprozess in der Brennkammer (12) entstandenes gereinigtes Gas zuzuführen; und die Energierückgewinnungseinrichtung aufweist: einen weiteren Wärmetauscher (36), in dem das gereinigte Gas auf eine erste Temperaturstufe abkühlbar ist und eine dabei frei werdende Enthalpie an ein Wärmetauschmedium abgebbar ist; und den Kondensations-Wärmetauscher (38, 50, 64), der stromab des weiteren Wärmetauschers (36) angeordnet ist und in dem das gereinigte Gas auf eine zweite Temperaturstufe niedriger als die erste Temperaturstufe weiter abkühlbar ist, sodass in dem gereinigten Gas enthaltene kondensierbare Stoffe kondensieren, und dabei frei werdende Enthalpien an ein Wärmetauschmedium und/oder das Rohgas stromauf des Thermoreaktors (10) abgebbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der weitere Wärmetauscher (36) und der Kondensations-Wärmetauscher (38) mit einem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf (40a, 40d, 40h) in Wärmeaustausch stehen, wobei der Kondensations-Wärmetauscher (38) in dem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf (40a, 40d, 40h) stromauf des weiteren Wärmetauschers (36) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der weitere Wärmetauscher (36) mit einem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf (40b) in Wärmeaustausch steht und der Kondensations-Wärmetauscher (38) mit einem zweiten, von dem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf (40b) separaten Wärmetauschmedien-Kreislauf (40c, 40f) in Wärmeaustausch steht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der weitere Wärmetauscher (36) mit einem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf (40b) in Wärmeaustausch steht und der Kondensations-Wärmetauscher (38) mit einer Rohgaszuführleitung (22) stromauf des Thermoreaktors (10) in Wärmeaustausch steht.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher in dem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf (40h) stromab des weiteren Wärmetauschers (36) ein weiterer Kondensations-Wärmetauscher (64) vorgesehen ist, der mit einer Rohgaszuführleitung (22) stromauf des Thermoreaktors (10) in Wärmeaustausch steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei welcher in dem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf (40a, 40d) oder dem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf (40b) stromab des weiteren Wärmetauschers (36) eine Stromerzeugungseinrichtung (42, 44) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 7, bei welcher in dem zweiten Wärmetauschmedien-Kreislauf (40c, 40f) stromab des Kondensations-Wärmetauschers (38) wenigstens ein Warmwasserverbraucher und/oder ein Fernwärmeanschluss und/oder eine RC- oder ORC-Anlage (54–58) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher ein in dem Kondensations-Wärmetauscher (38, 50, 60) erzeugtes Kondensat über eine Kondensatabführung (48, 52, 62) dem Prozess wieder rückführbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Thermoreaktor (10) ein thermischer Oxidationsreaktor, bevorzugt ein regenerativer thermischer Oxidationsreaktor ist.
Verfahren zur thermischen Abgasreinigung, mit den Schritten: thermisches Reinigen eines zu reinigenden Rohgases in einem Thermoreaktor (10); und Abkühlen eines beim thermischen Reinigungsprozess im Thermoreaktor (10) entstandenen gereinigten Gases in einem Kondensations-Wärmetauscher (38, 50, 60, 64) derart, dass in dem gereinigten Gas enthaltene kondensierbare Stoffe kondensieren, wobei dabei frei werdende Enthalpien an ein Wärmetauschmedium und/oder das Rohgas stromauf des Thermoreaktors (10) abgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem das thermische Reinigen des Rohgases in einer Brennkammer (12) des Thermoreaktors (10) erfolgt; das beim thermischen Reinigungsprozess in der Brennkammer (12) entstandene gereinigte Gas in einem weiteren Wärmetauscher (36) auf eine erste Temperaturstufe abgekühlt wird, wobei eine dabei frei werdende Enthalpie an ein Wärmetauschmedium abgegeben wird; und das gereinigte Gas in dem Kondensations-Wärmetauscher (38) stromab des weiteren Wärmetauschers (36) auf eine zweite Temperaturstufe niedriger als die erste Temperaturstufe weiter abgekühlt wird, sodass in dem gereinigten Gas enthaltene kondensierbare Stoffe kondensieren, und dabei frei werdende Enthalpien an ein Wärmetauschmedium und/oder das Rohgas stromauf des Thermoreaktors (10) abgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der weitere Wärmetauscher (36) und der Kondensations-Wärmetauscher (38) mit einem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf (40a, 40d, 40h) in Wärmeaustausch stehen und das Wärmetauschmedium des gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislaufs (40a, 40d, 40h) in dem Kondensations-Wärmetauscher (38) vorgewärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der weitere Wärmetauscher (36) mit einem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf (40b) in Wärmeaustausch steht und der Kondensations-Wärmetauscher (38) mit einem zweiten, von dem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf (40b) separaten Wärmetauschmedien-Kreislauf (40c, 40f) in Wärmeaustausch steht.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der weitere Wärmetauscher (36) mit einem ersten Wärmetauschmedien-Kreislauf (40b) in Wärmeaustausch steht und der Kondensations-Wärmetauscher (38) mit einer Rohgaszuführleitung (22) stromauf des Thermoreaktors (10) in Wärmeaustausch steht.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei welchem in dem gemeinsamen Wärmetauschmedien-Kreislauf (40h) stromab des weiteren Wärmetauschers (36) ein weiterer Kondensations Wärmetauscher (64) vorgesehen ist, der mit einer Rohgaszuführleitung (22) stromauf des Thermoreaktors (10) in Wärmeaustausch steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei welchem das im weiteren Wärmetauscher (36) aufgeheizte Wärmetauschmedium zur Stromerzeugung genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 17, bei welchem das Wärmetauschmedium des zweiten Wärmetauschmedien-Kreislaufs (40c, 40f) ein Brauchwasser oder ein Heizmedium ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei welchem ein in dem Kondensations-Wärmetauscher (38, 50, 60) erzeugtes Kondensat über eine Kondensatabführung (48, 52, 62) dem Prozess wieder rückgeführt wird.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 19 zum Reinigen eines Minenabgases, insbesondere eines methanhaltigen Minenventilationsgases, oder einer brennbare Bestandteile enthaltenden, insbesondere VOC-haltigen Abluft.