DE102017222517A1

DE102017222517A1 - Verfahren zur Reinigung von Abgas und Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017222517A1
Application number: DE102017222517.3A
Authority: DE
Inventors: Erhard Rieder; Karl-Heinz Maier; Carsten Walddörfer
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-13
Also published as: CN109990303A

Abstract

Um ein Verfahren zur Reinigung von Abgas bereitzustellen, welches eine energieeffiziente und sichere Abgasreinigung ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass bei dem Verfahren eine Brennervorrichtung in unterschiedliche Betriebsmodi versetzt wird, insbesondere in einen Startmodus zum Erhitzen einer Brennkammer, in einen Reinigungsmodus zum Starten und/oder Aufrechterhalten eines flammenlosen Oxidationsprozesses zur Reinigung des Abgases sowie in einen Nachregelungsmodus zur Kompensation eines variierenden Brennwerts des zu reinigenden Abgases.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Abgasreinigung oder Abgasnachbehandlung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Gebiet der Reinigung von Abgasen von Industrieprozessen, bei welchen beispielsweise der Basisstoff Kohle umgewandelt und zur Herstellung unterschiedlicher Chemikalien genutzt wird. Dabei erzeugtes Rohgas kann beispielsweise in einem Rectisolverfahren gereinigt werden. Hierbei entstehendes oder übrig bleibendes Gas ist insbesondere ein Abgas, welches gemäß der vorliegenden Erfindung gereinigt werden soll.
Zur Reinigung von Abgas kann dieses insbesondere einem thermischen Oxidationsprozess unterworfen werden. Dies ermöglicht vorzugsweise die Nutzung eines im Abgas enthaltenen Brennwertes mit Hinblick auf eine erhöhte Energieeffizienz des Gesamtprozesses.
Als thermische Oxidationsvorrichtung zur Abgasreinigung kommt beispielsweise eine direkt befeuerte thermische Oxidationsvorrichtung (Direct Fired Thermal Oxidizer, DFTO) in Betracht.
Ferner könnte eine regenerative thermische Oxidationsvorrichtung (Regenerative Thermal Oxidizer, RTO) zur Abgasreinigung vorgesehen sein. Hierbei ergibt sich jedoch eine Beschränkung auf eine Nutzung für Abgase mit bestimmter Zusammensetzung. Insbesondere muss eine Beschränkung von brennbaren Stoffen derart vorgesehen sein, dass brennbare Stoffe mit maximal 25 % der unteren Explosionsgrenze (Lower Explosive Limit, LEL) zugeführt werden. Bei höheren Konzentrationen kann eine Frischluftzumischung erforderlich werden, wodurch sich letztlich eine reduzierte Effizienz und durch die bedingte größere Anlagenkapazität erhöhte Kosten ergeben könnten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von Abgas bereitzustellen, welches eine energieeffiziente und sichere Abgasreinigung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren zur Reinigung von Abgas Folgendes umfasst: Versetzen einer Brennervorrichtung in einen Startmodus, in welchem eine Brennkammer mittels eines Hauptbrenners, mittels mindestens eines Startbrenners und/oder mittels mindestens eines Zusatzbrenners erhitzt wird; Versetzen der Brennervorrichtung in einen Reinigungsmodus, in welchem mittels des mindestens einen Zusatzbrenners innerhalb der Brennkammer ein flammenloser Oxidationsprozess gestartet und/oder aufrechterhalten wird und in welchem der Brennkammer Abgas zur Reinigung desselben zugeführt wird; Ermitteln von Kennwerten der in der Brennkammer ablaufenden Reaktion und Versetzen der Brennervorrichtung in einen Nachregelungsmodus, wenn eine nach oben oder nach unten über vorgegebene Grenzwerte hinausgehende Abweichung eines Kennwerts ermittelt wird, wobei in dem Nachregelungsmodus einzelne oder mehrere Parameter der Brennervorrichtung und/oder der Abgaszuführung und/oder einer Frischluftzuführung insbesondere zur Kombination eines variierenden Brennwerts des zu reinigenden Abgases variiert werden.
Die Kennwerte der in der Brennkammer ablaufenden Reaktion werden insbesondere oder zumindest ermittelt, während die Brennervorrichtung in dem Reinigungsmodus und/oder im Nachregelungsmodus betrieben wird.
Die im Startmodus eingesetzte Luftmenge kann der Abgasmenge entsprechen, die im Reinigungsmodus und/oder Nachregelungsmodus über die Anlage, insbesondere mittels der Abgasreinigungsvorrichtung, gereinigt wird. Das kann den Vorteil bieten, dass die Abgasreinigungsvorrichtung sich bereits im Gleichgewichtszustand befindet, wenn von dem Startmodus in den Reinigungsmodus umgeschaltet wird. Der Startmodus dauert vorzugsweise so lange an, bis die Reaktionstemperatur zur sicheren Umsetzung aller Inhaltsstoffe erreicht worden ist. Nach dem Startmodus ist die Abgasreinigungsvorrichtung bereit zur Übernahme des Abgases und zur Umschaltung in den Reinigungsmodus. Die Umschaltung erfolgt üblicherweise automatisch nach Anliegen der Übernahmeanforderung. Liegt in diesem Moment kein Anforderungssignal an, wird die Anlage vorzugsweise mit Frischluft bzw. Anfahrluft weiter betrieben. Die Regelung der Temperaturen erfolgt vorzugsweise entsprechend den späteren Betriebsbedingungen. Bei der Zuschaltung des Abgases wird die Anfahrluft durch die Abluft ersetzt.
Ein variierender Brennwert des zu reinigenden Abgases kann sich insbesondere durch zeitliche Veränderung eines Volumenstroms oder Massenstroms des zugeführten Abgases und/oder durch zeitliche Änderung der chemischen Zusammensetzung und/oder Temperatur des zu reinigenden Abgases ergeben.
In dem Nachregelungsmodus ist insbesondere unter Hinzuschaltung des Hauptbrenners und/oder mindestens eines Startbrenners und/oder mindestens eines weiteren Zusatzbrenners ein flammenloser Oxidationsprozess aufrechterhaltbar, vorzugsweise selbst dann, wenn einzelne oder mehrere Kennwerte der in der Brennkammer ablaufenden Reaktion außerhalb vorgegebener Sollwertbereiche liegen. Die Sollwertbereiche definieren insbesondere den Reinigungsmodus der Brennervorrichtung.
Im Nachregelungsmodus kann somit insbesondere eine Abgasreinigung mittels eines flammenlosen Oxidationsprozesses selbst dann erfolgen, wenn dies aufgrund gegebener Randbedingungen unter ausschließlicher Verwendung des mindestens einen Zusatzbrenners im Reinigungsmodus nicht oder zumindest nur mit beschränkter Energieeffizienz und/oder beschränkter Zuverlässigkeit möglich wäre.
Die im Nachregelungsmodus zu variierenden Parameter sind insbesondere die Abgasmenge, die Frischluftmenge, die insgesamt der Brennkammer zugeführte Gasmenge und/oder die Temperatur der Vorwärmung der Verbrennungsluft oder der notwendigen Frischluftmenge, um den erforderlichen Mindest-Sauerstoffgehalt einhalten zu können,
Im Startmodus wird vorzugsweise Brennstoff, beispielsweise Brenngas, Erdgas, Autogas (Liquefied Petroleum Gas, LPG), Dieselkraftstoff etc., verbrannt. Hierzu wird der Brennstoff insbesondere mit Frischluft über den Hauptbrenner, den mindestens einen Startbrenner und/oder den mindestens einen Zusatzbrenner in die Brennkammer eingeleitet.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass über den Hauptbrenner, den mindestens einen Startbrenner und/oder den mindestens einen Zusatzbrenner ausschließlich Brennstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Oxidator, insbesondere Frischluft, wird dann vorzugsweise über eine oder mehrere separate Gaszuführungen in die Brennkammer eingeleitet. Das zu reinigende Abgas wird während des Startmodus vorzugsweise nicht in die Brennkammer eingeleitet, beispielsweise wird durch Schließen einer Ventilvorrichtung oder Klappenvorrichtung oder Ähnlichem eine Zufuhr gestoppt. Daneben kann es aber auch vorteilhaft sein, speziell im Reinigungsmodus über einen oder mehrere Zusatzbrenner auch Abgas zuzuführen. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn ein Abgasstrom mit geringem Sauerstoffgehalt und hoher organischer Beladung (Verunreinigung mit organischen Stoffen) zu behandeln ist. Dieses Verfahren kann vorteilhaft sein, um einen unterstöchiometrischen Betrieb der Reaktion in der Brennkammer zu fördern bzw. zu optimieren. Als weitere Variante ist die Zugabe von Oxidator ohne Brennstoff oder anderer Gase über einen oder mehrere Zusatzbrenner möglich, beispielsweise um gezielt die Reaktionstemperatur zu beeinflussen oder den unterstöchiometrischen Betrieb gezielt zu beenden.
Als Kennwert der in der Brennkammer ablaufenden Reaktion wird insbesondere die Temperatur in der Brennkammer und/oder am Austritt der Brennkammer und/oder im Austritt eine der nachgeschalteten Anlagenkomponente ermittelt.
Vorzugsweise wirda) eine in der Brennkammer (104) herrschende Temperatur und/oder

b) eine in der Brennkammer (104) erzeugte Infrarotstrahlung und/oder
c) ein in der Brennkammer (104) herrschender Druck und/oder
d) eine Sauerstoffkonzentration in der Brennkammer (104) und/oder
e) eine Sauerstoffkonzentration stromabwärts der Brennkammer (104) und/oder
f) eine Brennstoffzusammensetzung in der Brennkammer (104) und/oder
g) eine Schadstoffkonzentration in der Brennkammer (104) und/oder
h) eine Schadstoffkonzentration stromabwärts der Brennkammer (104)

Vorzugsweise wird der zugeführte Oxidatorvolumenstrom und/oder Oxidatormassenstrom abhängig von dem Brennstoffvolumenstrom und/oder Brennstoffmassenstrom gesteuert und/oder geregelt. Insbesondere dann, wenn sich die Brennstoffqualität, beispielsweise der Brennwert, ändert, kann durch geeignete Anpassung des Oxidatorvolumenstroms und/oder Oxidatormassenstroms eine zuverlässige und stabile thermochemische Reaktion in der Brennkammer aufrechterhalten werden.
Der Startmodus wird vorzugsweise solange aufrechterhalten, bis die Brennervorrichtung, insbesondere die Brennkammer, eine gewünschte Mindesttemperatur erreicht hat, welche für den Betrieb der Brennervorrichtung im Reinigungsmodus erforderlich ist.
Im Anschluss daran wird die Brennervorrichtung in den Reinigungsmodus versetzt und ist somit bereit zur Reinigung von Abgas.
In dem Reinigungsmodus wird vorzugsweise Abgas mit zumindest näherungsweise konstantem Brennwert in die Brennkammer eingeleitet, wie bei einem konstanten stabilen Betrieb der Produktionsanlagen zu erwarten ist. Geringe Schwankungen können vorzugsweise durch die vorgelagerte Regelung der Vorwärmtemperatur kompensiert werden, so dass dadurch der stationäre Betrieb des Brenners nicht beeinflusst wird. Die Brennervorrichtung, insbesondere der mindestens eine Zusatzbrenner, wird dann vorzugsweise so betrieben, dass ein flammenloser Oxidationsprozess gestartet und/oder aufrechterhalten wird, wobei Kennwerte der in der Brennkammer ablaufenden Reaktion vorzugsweise innerhalb vorgegebener Grenzwerte (Sollwertbereiche) bleiben.
Der mindestens eine Startbrenner und der mindestens eine Hauptbrenner sind in dem Reinigungsmodus vorzugweise ausgeschaltet, so dass insbesondere keine Zuführung von Brennstoff und/oder Oxidator über den mindestens einen Startbrenner und/oder den mindestens einen Hauptbrenner erfolgt. Die Anordnung, die Anzahl und die Steuerung der Startbrenner kann auch dahingehend realisiert sein, dass in allen Anwendungen, bei denen die Zusammensetzung des Abgases mit starken Schwankungen auftritt, eine schnelle und zielgerichtete Gegenreaktion der Regelkreise erfolgen kann. Es kann hilfreich sein, einen oder mehrere der Startbrenner zusätzlich tangential in die Brennkammer hinein zu richten.
Der mindestens eine Zusatzbrenner ist insbesondere ein Brenner, der im sogenannten flammenlosen Modus betrieben werden kann.
Der Energiegehalt der zu reinigenden Abgase und die vorgeschalteten Regelkreise können die Temperatur in der Brennkammer vorzugsweise so beeinflussen bzw. stabilisieren, dass kein zusätzlicher Energieeintrag durch einen Brenner erforderlich ist und die Reaktionstemperatur zumindest zeitweise ohne Brenner aufrecht erhalten wird.
Die Leistung des mindestens einen Zusatzbrenners kann deshalb möglichst klein gewählt werden, da in diesem Betriebszustand die hauptsächliche Funktion des Zusatzbrenners die lokale Definition der Reaktionszone ist. Ohne diese Funktion des Zusatzbrenners kann sich die Reaktionszone über den Bereich der Brennkammer verschieben, vorzugsweise und nachteilig in Richtung des Brennkammeraustritts. Dies kann zur Folge haben, dass die Verweilzeit in der Brennkammer dadurch reduziert wird und im Extremfall das Temperaturprofil in der Brennkammer zusammenbricht.
Es kann vorgesehen sein, dass das zu reinigende Abgas vor dessen Zuführung zu der Brennkammer mit einem weiteren Gas, insbesondere Frischluft, vermischt wird, insbesondere um eine ausreichende Sauerstoffkonzentration zur vollständigen chemischen Umsetzung von Schadstoffen zu gewährleisten und/oder um eine sich aus der exothermen Umsetzung von organischen Komponenten des Abgases ergebene Temperaturerhöhung gezielt zu beeinflussen. Die Zugabe des erforderlichen Zusatzgases, insbesondere der Frischluft, erfolgt vorzugsweise gesteuert und/oder geregelt in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Messung des Sauerstoffgehaltes im Austritt der Brennkammer oder einem der Brennkammer nachfolgenden Anlagenbereich. Die hierzu vorgesehene Messvorrichtung ist vorteilhaft so angeordnet, dass eine Totzeit des Regelkreises möglichst vermieden oder reduziert wird.
Während des Reinigungsmodus wird die Brennervorrichtung insbesondere anhand der Sauerstoffkonzentration und/oder der Temperatur innerhalb der Brennkammer und/oder stromabwärts der Brennkammer und/oder stromaufwärts der Brennkammer gesteuert und/oder geregelt.
Insbesondere dann, wenn eine relativ hohe Kohlenstoffdioxid (CO₂)-Konzentration im Abgas vorliegt, wird die Temperatur in der Brennkammer vorzugsweise innerhalb eines Bereichs zwischen ungefähr 880° und ungefähr 950 °C gehalten. Der Sauerstoffgehalt wird vorzugsweise über oder bei 3 Vol.-% Restgehalt gehalten, um eine vollständige Umsetzung zu gewährleisten. Diese Konzentration kann auch höher, beispielsweise über oder bei 4 Vol.-%, 5 Vol.-% oder 8 Vol.-%, gewählt werden. Dies kann jedoch ungünstig sein, da dadurch der Energiebedarf erhöht wird.
Insbesondere im Reinigungsmodus dient der mindestens eine Zusatzbrenner vorzugsweise zur Vorgabe und/oder Stabilisierung einer Reaktionszone, wodurch insbesondere eine unerwünschte räumliche Variation der Reaktionszone und ein hierdurch denkbarer abrupter Temperaturabfall ausgeschlossen werden können.
Insbesondere zur Minimierung des erforderlichen Zusatzbrennstoffs und/oder zur Minimierung von Stickoxiden (NO_X) wird der Oxidator, insbesondere die der Brennkammer zugeführte Luft, beispielsweise Frischluft, vorzugsweise vor der Zuführung zur Brennkammer erhitzt, insbesondere derart, dass die in der Brennkammer ablaufenden Prozesse zumindest näherungsweise autotherm ablaufen.
Zum Erhitzen des Oxidators wird beispielsweise ein Wärmeübertrager, insbesondere ein rekuperativer Wärmeübertrager, verwendet, wobei insbesondere Abwärme aus dem aus der Brennkammer abgeführten Abgas und/oder Wärme von einer weiteren Wärmequelle auf den Oxidator übertragen wird. Die weitere Wärmequelle kann beispielsweise eine Dampfanlage, Thermalöl, ein separater Brenner oder Sonstiges sein.
Optional kann ferner vorgesehen sein, dass das zu reinigende Abgas vor dessen Zuführung zur Brennkammer vorgeheizt wird. Hierfür können beispielsweise ein oder mehrere Wärmeübertrager vorgesehen sein, insbesondere um Wärme von einer separaten Dampfanlage auf das zu reinigende Abgas zu übertragen. Hierbei werden vorzugsweise die physikalisch-chemischen Eigenschaften des zu reinigenden Abgases berücksichtigt, insbesondere um eine unerwünschte Selbstzündung oder sonstige unerwünschte Reaktionen zu vermeiden.
Es kann vorgesehen sein, dass eine chemische Umsetzung des zu reinigenden Abgases in der Brennkammer in mehreren Stufen erfolgt. Hierdurch kann insbesondere eine Reduktion von in der Brennkammer erzeugten Stickoxiden (NO_X) erzielt werden.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mittels einer Nachbehandlungseinheit stromabwärts der Brennkammer eine Stickoxidreduktion durchführbar ist. Insbesondere kann hierbei eine selektive, nicht katalytische Stickoxidreduktion mit Harnstoffeinspritzung vorgesehen sein, insbesondere ohne Verwendung eines Katalysators.
Insbesondere dann, wenn die der Brennkammer zuzuführenden Medien, vorzugsweise ein Oxidator, das zu reinigende Abgas und/oder der Brennstoff, vor der Zuführung zur Brennkammer vorgeheizt werden, kann vorzugsweise in sämtlichen oder zumindest in den meisten Betriebssituationen eine flammenlose Reaktion innerhalb der Brennkammer gewährleistet werden.
Der mindestens eine Zusatzbrenner wird vorzugsweise derart betrieben, insbesondere mit einer derart hohen Ausströmgeschwindigkeit betrieben, dass sich innerhalb der Brennkammer eine Rückströmung einstellt, wodurch insbesondere eine Vermischung von Brennstoff, Oxidator und/oder brennbaren Komponenten des zu reinigenden Abgases unterstützt wird.
Mittels des mindestens einen Zusatzbrenners wird vorzugsweise eine für eine vollständige Reinigung des Abgases ausreichende Residenzzeit, darunter ist die Aufenthaltsdauer bei Reaktionsbedingungen zu verstehen, innerhalb der Brennkammer gewährleistet, insbesondere indem eine Oxidationsfront an einem stromaufwärtigen Ende der Brennkammer verankert wird.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine in der Brennkammer herrschende Temperatur als Kennwert ermittelt wird.
Die Brennervorrichtung wird vorzugweise in den Nachregelungsmodus versetzt, wenn die Temperatur einen Mindestwert unterschreitet.
Der Mindestwert beträgt insbesondere mindestens ungefähr 800 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 850 °C, vorzugsweise mindestens ungefähr 880 °C.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Mindestwert höchstens ungefähr 950°C, beispielsweise höchstens ungefähr 920°C, vorzugsweise höchstens ungefähr 890 °C, beträgt.
Bei Unterschreiten des Mindestwerts der Temperatur werden vorzugsweise einzelne oder mehrere der folgenden Maßnahmen zur Erhöhung der Temperatur in der Brennkammer getroffen:

a) Reduktion von zusätzlich zugeführtem Oxidator, insbesondere Frischluft, zur Reduktion des Sauerstoffgehalts auf ein vorgegebenes Minimum, beispielsweise ungefähr 3 Vol.-% innerhalb der Brennkammer und/oder in dem aus der Brennkammer abgeführten Abgas;
b) Erhöhung der Vorheiztemperatur des zusätzlich zugeführten Oxidators, insbesondere der Frischluft;
c) Vorheizen des zu reinigenden Abgases oder stärkeres Vorheizen des zu reinigenden Abgases;
d) zusätzliches Zuführen von Brennstoff mittels des mindestens einen Startbrenners;
e) Zuführen von zusätzlichem Brennstoff mittels des Hauptbrenners, insbesondere dann, wenn die Zuführung von Brennstoff gemäß d) nicht erfolgreich oder nicht ausreichend ist.

Ferner wird die Brennervorrichtung vorzugweise in den Nachregelungsmodus versetzt, wenn die Temperatur einen Höchstwert überschreitet.
Der Höchstwert beträgt insbesondere mindestens ungefähr 900 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 920 °C, vorzugweise mindestens ungefähr 950 °C.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Höchstwert höchstens ungefähr 1100 °C, beispielsweise höchstens ungefähr 1000 °C, vorzugweise höchstens ungefähr 980 °C, beträgt.
Bei Überschreiten des Höchstwerts der Temperatur werden vorzugsweise einzelne oder mehrere der folgenden Maßnahmen zur Senkung der Temperatur in der Brennkammer getroffen:

a) Reduktion der Brennstoffzufuhr über den Hauptbrenner bis hin zu einem vollständigen Stopp der Brennstoffzufuhr;
b) Reduktion der Brennstoffzufuhr über den mindestens einen Startbrenner bis hin zum vollständigen Stopp der Brennstoffzufuhr;
c) Reduktion oder vollständiges Einstellen der Vorheizung des zu reinigenden Abgases;
d) reduziertes Vorheizen des zusätzlich zugeführten Oxidators, insbesondere der Frischluft;
e) Abschalten des Hauptbrenners und ausschließliches Betreiben der Brennervorrichtung mittels des mindestens einen Zusatzbrenners und/oder des mindestens eines Startbrenners;
f) Ausschalten des mindestens einen Startbrenners und ausschließliches Betreiben der Brennervorrichtung mittels des mindestens einen Zusatzbrenners.

Es kann vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung in mehreren unterschiedlichen Reinigungsmodi und/oder Nachregelungsmodi betreibbar ist, wobei in einem Reinigungsmodus und/oder Nachregelungsmodus beispielsweise ein ausschließlicher Betrieb des mindestens einen Zusatzbrenners vorgesehen ist und in einem oder mehreren weiteren Reinigungsmodi und/oder Nachregelungsmodi eine oder mehrere Startbrenner und/oder der Hauptbrenner zusätzlich betrieben werden. Insbesondere abhängig von dem jeweiligen Brennwert des aktuell zugeführten zu reinigenden Abgases ergeben sich vorzugsweise unterschiedliche Reinigungsmodi und/oder Nachregelungsmodi.
Ein Reinigungsmodus ist insbesondere ein Betriebsmodus der Brennervorrichtung, in welchem ein bei zeitlich konstantem Brennwert des zu reinigenden Abgases auch ein Betrieb der Brennervorrichtung mit zumindest näherungsweise konstanten Parametern und/oder Kennwerten erfolgt.
Durch den einen oder die mehreren Nachregelungsmodi kann vorzugsweise während oder im Anschluss an eine Variation des Brennwerts des zu reinigenden Abgases automatisch ein neuer stabiler Reinigungsmodus eingestellt werden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zu reinigende Abgas einstufig, d. h. bezüglich einer Hauptströmungsrichtung der Medien in der Brennkammer an einer einzigen Position, zugeführt wird.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das zu reinigende Abgas mehrstufig zu der Brennkammer zugeführt wird, insbesondere an unterschiedlichen Positionen längs einer Hauptströmungsrichtung der Gase in der Brennkammer.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Teil des zu reinigenden Abgases derart zu einem Bereich der Brennkammer zugeführt wird, dass sich nach einer Vermischung des zu reinigenden Abgases mit den weiteren Gasen in der Brennkammer ein unterstöchiometrisches Gemisch in diesem Bereich ausbildet.
Ein (weiterer) Teil des zu reinigenden Abgases wird dann vorzugweise derart zu einem Bereich der Brennkammer zugeführt, dass sich nach einer Vermischung des zu reinigenden Abgases mit den weiteren Gasen in der Brennkammer ein überstöchiometrisches Gemisch in diesem Bereich ausbildet, wobei dieser Bereich mit überstöchiometrischem Gemisch vorzugweise stromabwärts eines Bereichs mit unterstöchiometrischem Gemisch liegt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Abgasreinigungsvorrichtung, mittels welcher eine energieeffiziente und sichere Abgasreinigung möglich ist.
Eine solche Abgasreinigungsvorrichtung umfasst vorzugweise Folgendes:

eine Brennervorrichtung, welche einen Hauptbrenner, mindestens einen Startbrenner und/oder mindestens einen Zusatzbrenner umfasst, wobei mittels des Hauptbrenners, mittels des mindestens einen Startbrenners und/oder mittels des mindestens einen Zusatzbrenners eine thermochemische Reaktion in einer Brennkammer der Brennervorrichtung erzeugbar und/oder aufrechterhaltbar ist;
eine Abgaszuführung zur Einleitung von zu reinigendem Abgas in die Brennkammer;
eine Steuervorrichtung, mittels welcher die Abgasreinigungsvorrichtung wahlweise in einen der folgenden drei Betriebsmodi versetzbar ist:
1. a) einen Startmodus, in welchem die Brennkammer mittels des Hauptbrenners, mittels des mindestens einen Startbrenners und/oder mittels des mindestens einen Zusatzbrenners erhitzt wird;
2. b) einen Reinigungsmodus, in welchem mittels des mindestens einen Zusatzbrenners innerhalb der Brennkammer ein flammenloser Oxidationsprozess gestartet und/oder aufrechterhalten wird und in welchem der Brennkammer Abgas zur Reinigung desselben zugeführt wird;
3. c) einen Nachregelungsmodus, in welchem einzelne oder mehrere Parameter der Brennervorrichtungen und/oder der Abgaszuführung und/oder einer Frischluftzuführung insbesondere zur Kompensation eines variierenden Brennwerts des zu reinigenden Abgases variiert werden.

Die Abgasreinigungsvorrichtung umfasst vorzugweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile.
Günstig kann sein, wenn die Abgasreinigungsvorrichtung eine Nachbehandlungseinheit umfasst, welche sich insbesondere an die Brennkammer anschließt und welcher das in der Brennkammer zugeführte Gas zuführbar ist. Die Nachbehandlungseinheit umfasst oder ist insbesondere eine DeNO_X-Einheit.
Die DeNO_X-Einheit ist insbesondere eine selektive nicht katalytische Vorrichtung zur Reduktion von Stickoxiden mittels Harnstoffeinspritzung.
Die Abgasreinigungsvorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen Wärmeübertrager, mittels welchem vorzugsweise Wärme

a) von dem aus der Brennkammer abgeführten Gas; und/oder
b) von einem separaten Wärmeträgermedium oder Wärmespeichermedium auf
1. 1) das der Brennkammer zuzuführende, zu reinigende Abgas; und/oder
2. 2) der Brennkammer zuzuführende Frischluft, Verbrennungsluft und/oder Sekundärluft,
übertragbar ist.

Die Abgasreinigungsvorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens zur Reinigung von Abgas.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrens.
Hierbei wird die Abgasreinigungsvorrichtung insbesondere dazu verwendet, ein Abgas eines Prozesses zur Umwandlung von Kohle zu reinigen.
Ein Prozess zur Umwandlung von Kohle ist insbesondere ein Kohlevergasungsprozess zur Herstellung von brennbarem Gas aus Kohle.
Ferner ist ein Prozess zur Umwandlung von Kohle beispielsweise ein Prozess zur Herstellung von synthetischem Methanol oder anderen chemischen Basisstoffen.
Das zu reinigende Abgas ist nicht das mittels des Prozesses herzustellende Produkt, insbesondere nicht das herzustellende brennbare Gas.
Vielmehr ist das zu reinigende Abgas vorzugsweise ein während des Prozesses anfallendes, unerwünschtes Gas, das insbesondere im Prozess abgetrennte Bestandteile, beispielsweise Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenstoffdioxid (CO₂), Stickstoff, leichtflüchtige organische Bestandteile (Volatile Organic Compounds, VOC), Schwefelwasserstoff etc., umfasst. Es kann auch ein Abgasstrom sein, der keinen Sauerstoff zur Oxidation mitführt. Neben den brennbaren organischen Bestandteilen können zusätzlich noch anorganische Komponenten enthalten sein, die oxidierbar oder reduzierbar sind und weitere Behandlungsschritte oder Komponenten erforderlich machen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere dann, wenn große Abgasmengen mit Konzentrationen von brennbaren Bestandteilen oberhalb von 25 % der unteren Explosionsgrenze zu reinigen sind und ggf. zusätzlich der Sauerstoffgehalt des Abgases für eine vollständige Umsetzung der organischen Inhaltsstoffe nicht ausreicht. Es ist unter anderem vorteilhaft, wenn der Sauerstoffgehalt unter ca. 5% liegt, um dadurch eine nicht explosionsfähige Gasmischung zu erhalten.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Brennervorrichtung einer Abgasreinigungsvorrichtung; und
2 eine schematische Darstellung der Abgasreinigungsvorrichtung.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Abgasreinigungsvorrichtung dient insbesondere der Reinigung von Industrieabgasen.
Eine solche Abgasreinigungsvorrichtung 100 kommt beispielsweise als Bestandteil von Industrieanlagen zur Umwandlung von Kohle in Betracht.
Insbesondere kann mittels einer Abgasreinigungsvorrichtung 100 Prozessabgas aus einem Prozess zur Synthese von Methanol oder zur Herstellung von synthetischem Erdgas gereinigt werden.
Mittels der Abgasreinigungsvorrichtung 100 ist insbesondere Abgas reinigbar, welches nach Durchführung eines Rectisolverfahrens als zu entsorgendes Abgas weiterbehandelt werden muss.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 100 umfasst insbesondere eine thermische Oxidationsvorrichtung zur thermochemischen Umwandlung von im Abgas enthaltenen Schadstoffen. Insbesondere können hierdurch organische Bestandteile des Abgases in Kohlenstoffdioxid (CO₂) und Wasser (H₂O) umgewandelt und somit unschädlich gemacht werden.
Die Abgasreinigungsvorrichtung umfasst hierzu insbesondere eine Brennervorrichtung 102, welche eine Brennkammer 104, einen Hauptbrenner 106, einen oder mehrere, beispielsweise zwei, Startbrenner 108 und einen oder mehrere Zusatzbrenner 110 umfasst.
Sämtliche Brenner 106, 108, 110 sind vorzugsweise in die Brennkammer 104 hinein gerichtet und ermöglichen eine Zuführung von Brennstoff und/oder Oxidator in die Brennkammer 104.
Der Hauptbrenner 106 ist beispielsweise ein längs einer Längsmittelachse 112 der Brennkammer 104 verlaufender und/oder ausgerichteter Brenner und hinsichtlich Brennstoffmassenstrom und/oder Oxidatormassenstrom größer dimensioniert als die Startbrenner 108 und/oder der Zusatzbrenner 110.
Der Zusatzbrenner 110 ist insbesondere direkt benachbart zu dem Hauptbrenner 106 angeordnet und schräg, beispielsweise in einem Winkel zwischen ungefähr 10° und ungefähr 45°, zu der Längsmittelachse 112 ausgerichtet. Ferner kann auch eine tangentiale Ausrichtung und/oder Einströmung vorgesehen sein, beispielsweise um einen Drall in der Brennkammer zu erzeugen.
Die beiden Startbrenner 108 sind vorzugsweise in oberen Eckbereichen der Brennkammer 104 angeordnet und ebenfalls schräg zur Längsmittelachse 112 ausgerichtet, beispielsweise derart, dass eine Hauptströmungsrichtung von mittels der Startbrenner 108 in die Brennkammer 104 eingeleitetem Brennstoff und/oder Oxidator mit der Längsmittelachse 112 einen Winkel von beispielsweise ungefähr 30° einschließt. Ferner kann auch hier eine tangentiale Ausrichtung und/oder Einströmung vorgesehen sein, beispielsweise um einen Drall in der Brennkammer zu erzeugen. Die beiden Startbrenner 108 sind insbesondere Brennerlanzen.
Der Zusatzbrenner 110 ist insbesondere ein flammenloser Brenner 114, welcher eine flammenlose Oxidation von Brennstoff mit Sauerstoff in der Brennkammer 104 ermöglicht.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Abgaszuführung 116, mittels welcher zu reinigendes Abgas in die Brennkammer 104 einleitbar ist.
Zudem sind eine oder mehrere Zusatzgaszuführungen 118, beispielsweise zusätzliche Oxidatorzuführungen 120, insbesondere Frischluftzuführungen 122, vorgesehen.
Mittels einer Steuervorrichtung 124 ist die Abgasreinigungsvorrichtung 100, insbesondere die Brennervorrichtung 102, vorzugsweise in unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar.
Eine oder mehrere Messvorrichtungen 126 dienen zudem der Überwachung, Steuerung und/oder Regelung der Abgasreinigungsvorrichtung 100.
Optional kann eine Nachbehandlungseinheit 128 vorgesehen sein.
Die Nachbehandlungseinheit 128 schließt sich insbesondere an die Brennkammer 104 an und dient der Nachbehandlung von in der Brennkammer 104 erzeugtem Abgas.
Die Nachbehandlungseinheit 128 kann insbesondere eine DeNO_X-Einheit 130 sein oder eine solche umfassen. Insbesondere ist hierbei die Zuführung von Harnstoff zu dem Abgas, welches aus der Brennkammer 104 abgeführt wird, vorgesehen, wodurch insbesondere eine Stickoxidreduktion erzielt werden kann.
Wie 2 zu entnehmen ist, sind bei der Abgasreinigungsvorrichtung 100 ferner eine Brennstoffzuführung 132 zur Zuführung von Brennstoff zu der Brennervorrichtung 102, mehrere Gebläse 134 zum Antreiben von Gasen innerhalb der Abgasreinigungsvorrichtung 100 und ein oder mehrere Wärmeübertrager 136 vorgesehen.
Mittels des einen oder der mehreren Wärmeübertrager 136 können die der Brennkammer 104 zuzuführenden Medien insbesondere zur Effizienzoptimierung vorgeheizt werden. Zudem kann mittels eines oder mehrerer Wärmeübertrager 136 die in der Brennkammer 104 erzeugte Wärme übertragen und anderweitig genutzt werden, um letztlich die Energieeffizienz der Gesamtanlage und somit auch die Kosten zu optimieren.
Mittels mehrerer Ventilvorrichtungen 138 der Abgasreinigungsvorrichtung 100, welche insbesondere von der Steuervorrichtung 124 ansteuerbar sind, können vorzugsweise die Volumenströme der der Brennkammer 104 zuzuführenden Medien gesteuert und/oder geregelt werden, insbesondere abhängig von mittels der Messvorrichtung 126 ermittelten Messwerten.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 100 kann ferner eine Dampfanlage 140 umfassen oder mit einer Dampfanlage 140 gekoppelt sein.
Eine solche Dampfanlage 140 ermöglicht insbesondere die Nutzung der Abwärme, welche über das aus der Brennkammer 104 geführte Abgas ausgetragen wird. Die Wärme kann hierbei insbesondere zum Erhitzen von Wasser genutzt werden, welches über eine Wasserzuführung 142 einem als Wärmeübertrager 136 dienenden Dampfkessel 144 zugeführt wird. Über eine Dampfabführung 146 kann insbesondere gesättigter Dampf aus dem Dampfkessel 144 abgeführt und beispielsweise zur Erzeugung von Strom einer Dampfturbine samt zugehörigem Generator zugeführt werden.
Ferner kann eine Abscheideanlage 148 zur weitergehenden Reinigung des aus der Brennkammer 104 abgeführten Abgases vorgesehen sein. Eine solche Abscheideanlage 148 umfasst beispielsweise einen Gaswäscher auf der Basis von Natronlauge.
Die in den 1 und 2 dargestellte Abgasreinigungsvorrichtung 100 kann insbesondere mittels der Steuervorrichtung 124 in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden.
Insbesondere kann ein Startmodus vorgesehen sein, in welchem mittels des Hauptbrenners 106, der beiden Startbrenner 108 und/oder mittels des Zusatzbrenners 110 die Brennkammer 104 erhitzt wird. Über eine Abgaszuführung 116 wird dabei vorzugsweise noch kein Abgas in die Brennkammer 104 eingeleitet, um einen zuverlässigen und möglichst schadstoffarmen Aufheizbetrieb der Brennervorrichtung 102 zu ermöglichen.
Sobald die Brennkammer 104 sowie bei Bedarf auch weitere Komponenten der Abgasreinigungsvorrichtung 100 eine erforderliche Mindesttemperatur erreicht haben, kann die Brennervorrichtung 104 in einen Reinigungsmodus versetzt werden.
In diesem Reinigungsmodus werden einzelne oder mehrere der Brenner, insbesondere der Hauptbrenner 106 und die beiden Startbrenner 108, vorzugsweise deaktiviert und ein flammenloser Oxidationsprozess mittels des als flammenloser Brenner 114 ausgebildeten Zusatzbrenners 110 gestartet und aufrechterhalten.
Zudem wird über die Abgaszuführung 116 zu reinigendes Abgas in die Brennkammer 104 eingeleitet. Abhängig von dem Brennwert des über die Abgaszuführung 116 zugeführten, zu reinigenden Abgases ergeben sich unterschiedliche Kennwerte im Betrieb der Brennervorrichtung 102.
Diese Kennwerte sind beispielsweise mittels einer oder mehrerer Messvorrichtungen 126 ermittelbar.
Ein Kennwert ist beispielsweise die Temperatur in der Brennkammer 104. Ferner kann als Kennwert eine Kohlenstoffdioxidkonzentration und/oder eine Sauerstoffkonzentration innerhalb der Brennkammer 104 und/oder stromabwärts der Brennkammer 104 ermittelt werden.
Für den flammenlosen Betrieb der Brennervorrichtung 102 müssen die Kennwerte innerhalb vorgegebener Wertebereiche liegen. Insbesondere muss eine konstant hohe Temperatur innerhalb der Brennkammer 104, insbesondere in einem Bereich zwischen ungefähr 880 °C und ungefähr 950 °C, aufrechterhalten werden. Zudem muss im Sinne einer möglichst vollständigen chemischen Umsetzung der im zu reinigenden Abgas enthaltenen Schadstoffe ein Sauerstoffgehalt von mindestens 3 Vol.-% aufrechterhalten werden.
Wenn nun mittels der Messvorrichtung 126 eine über vorgegebene Grenzwerte hinausgehende Abweichung eines Kennwerts ermittelt wird, wird die Brennervorrichtung 102 mittels der Steuervorrichtung 124 in einen Nachregelungsmodus versetzt, um nach wie vor einen flammenlosen Betrieb zu gewährleisten.
In dem Nachregelungsmodus werden insbesondere die Temperaturen der zugeführten Medien gezielt variiert, insbesondere je nach Bedarf erhöht oder reduziert. Zudem kann auf die Sauerstoffkonzentration durch Variation des zusätzlich zugeführten Oxidators, insbesondere der Frischluft, Einfluss genommen werden.
Beispielsweise durch Reaktivierung der Startbrenner 108 und/oder des Hauptbrenners 106 kann zudem einer zu starken Abkühlung der Brennkammer 104 entgegengewirkt werden. Dabei ist insbesondere der Massenstrom des über die Brenner 106, 108, 110 zugeführten Brennstoffs eine geeignete Stellgröße für eine Nachregelung im Nachregelungsmodus.
Aufgrund des Nachregelungsmodus kann die Abgasreinigungsvorrichtung 100, insbesondere auch bei variierendem Brennwert des zu reinigenden Abgases, zuverlässig mit flammenloser Oxidation betrieben werden, wodurch eine energieeffiziente Abgasreinigung mit besonders geringem Stickoxidausstoß ermöglicht wird.
Eine weitergehende Integration der Abgasreinigungsvorrichtung 100 mittels Wärmeübertrager 136 zur Einbindung in eine Dampfanlage 140 und hiermit verbundene oder hiervon unabhängige Dampfleitungen 150 kann eine zusätzliche Steigerung der Energieeffizienz und/oder Kosteneffizienz ermöglichen.

Claims

Verfahren zur Reinigung von Abgas, umfassend: - Versetzen einer Brennervorrichtung (102) in einen Startmodus, in welchem eine Brennkammer (104) mittels eines Hauptbrenners (106), mittels mindestens eines Startbrenners (108) und/oder mittels mindestens eines Zusatzbrenners (110) erhitzt wird; - Versetzen der Brennervorrichtung (102) in einen Reinigungsmodus, in welchem mittels des mindestens einen Zusatzbrenners (110) innerhalb der Brennkammer (104) ein flammenloser Oxidationsprozess gestartet und/oder aufrechterhalten wird und in welchem der Brennkammer (104) Abgas zur Reinigung desselben zugeführt wird; - Ermitteln von Kennwerten der in der Brennkammer (104) ablaufenden Reaktion und Versetzen der Brennervorrichtung (102) in einen Nachregelungsmodus, wenn eine nach oben oder nach unten über vorgegebene Grenzwerte hinausgehende Abweichung eines Kennwerts ermittelt wird, wobei in dem Nachregelungsmodus einzelne oder mehrere Parameter der Brennervorrichtung (102) und/oder der Abgaszuführung (116) und/oder einer Frischluftzuführung (122) insbesondere zur Kompensation eines variierenden Brennwerts des zu reinigenden Abgases variiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reinigungsmodus der mindestens eine Startbrenner (108) und der mindestens eine Hauptbrenner (106) ausgeschaltet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine in der Brennkammer (104) herrschende Temperatur und/oder b) eine in der Brennkammer (104) erzeugte Infrarotstrahlung und/oder c) ein in der Brennkammer (104) herrschender Druck und/oder d) eine Sauerstoffkonzentration in der Brennkammer (104) und/oder e) eine Sauerstoffkonzentration stromabwärts der Brennkammer (104) und/oder f) eine Brennstoffzusammensetzung in der Brennkammer (104) und/oder g) eine Schadstoffkonzentration in der Brennkammer (104) und/oder h) eine Schadstoffkonzentration stromabwärts der Brennkammer (104) als Kennwert ermittelt wird, insbesondere durch ein optisches Messverfahren.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (102) in den Nachregelungsmodus versetzt wird, wenn die Temperatur einen Mindestwert unterschreitet, wobei der Mindestwert insbesondere mindestens ungefähr 800 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 850 °C, vorzugsweise mindestens ungefähr 880 °C, und/oder höchstens ungefähr 950 °C, beispielsweise höchstens ungefähr 920 °C, vorzugsweise höchstens ungefähr 890 °C, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten des Mindestwerts der Temperatur einzelne oder mehrere der folgenden Maßnahmen zur Erhöhung der Temperatur in der Brennkammer (104) getroffen werden: a) Reduktion von zusätzlich zugeführtem Oxidator, insbesondere Frischluft, zur Reduktion des Sauerstoffgehalts auf ein vorgegebenes Minimum, beispielsweise ungefähr 3 Vol.-% innerhalb der Brennkammer (104) und/oder in dem aus der Brennkammer (104) abgeführten Abgas; b) Erhöhung der Vorheiztemperatur des zusätzlich zugeführten Oxidators, insbesondere der Frischluft; c) Vorheizen des zu reinigenden Abgases oder stärkeres Vorheizen des zu reinigenden Abgases; d) zusätzliches Zuführen von Brennstoff mittels des mindestens einen Startbrenners (108); e) Zuführen von zusätzlichem Brennstoff mittels des Hauptbrenners (106), insbesondere dann, wenn die Zuführung von Brennstoff gemäß d) nicht erfolgreich oder nicht ausreichend ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (102) in den Nachregelungsmodus versetzt wird, wenn die Temperatur einen Höchstwert überschreitet, wobei der Höchstwert insbesondere mindestens ungefähr 900 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 920 °C, vorzugsweise mindestens ungefähr 950 °C, und/oder höchstens ungefähr 1100 °C, beispielsweise höchstens ungefähr 1000 °C, vorzugsweise höchstens ungefähr 980 °C, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des Höchstwerts der Temperatur einzelne oder mehrere der folgenden Maßnahmen zur Senkung der Temperatur in der Brennkammer (104) getroffen werden: a) Reduktion der Brennstoffzufuhr über den Hauptbrenner (106) bis hin zu einem vollständigen Stopp der Brennstoffzufuhr; b) Reduktion der Brennstoffzufuhr über den mindestens einen Startbrenner (108) bis hin zum vollständigen Stopp der Brennstoffzufuhr; c) Reduktion oder vollständiges Einstellen der Vorheizung des zu reinigenden Abgases; d) reduziertes Vorheizen des zusätzlich zugeführten Oxidators, insbesondere der Frischluft; e) Abschalten des Hauptbrenners (106) und ausschließliches Betreiben der Brennervorrichtung (102) mittels des mindestens einen Zusatzbrenners (110) und/oder des mindestens eines Startbrenners (108); f) Ausschalten des mindestens einen Startbrenners (108) und ausschließliches Betreiben der Brennervorrichtung (102) mittels des mindestens einen Zusatzbrenners (110).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Abgas mehrstufig zu der Brennkammer (104) zugeführt wird, insbesondere an unterschiedlichen Positionen längs einer Hauptströmungsrichtung der Gase in der Brennkammer (104).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des zu reinigenden Abgases derart zu einem Bereich der Brennkammer (104) zugeführt wird, dass sich nach einer Vermischung des zu reinigenden Abgases mit den weiteren Gasen in der Brennkammer (104) ein unterstöchiometrisches Gemisch in diesem Bereich ausbildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des zu reinigenden Abgases derart zu einem Bereich der Brennkammer (104) zugeführt wird, dass sich nach einer Vermischung des zu reinigenden Abgases mit den weiteren Gasen in der Brennkammer (104) ein überstöchiometrisches Gemisch in diesem Bereich ausbildet, wobei dieser Bereich mit überstöchiometrischem Gemisch vorzugsweise stromabwärts eines Bereichs mit unterstöchiometrischem Gemisch liegt.
Abgasreinigungsvorrichtung (100), umfassend: - eine Brennervorrichtung (102), welche einen Hauptbrenner (106), mindestens einen Startbrenner (108) und/oder mindestens einen Zusatzbrenner (110) umfasst, wobei mittels des Hauptbrenners (106), mittels des mindestens einen Startbrenners (108) und/oder mittels des mindestens einen Zusatzbrenners (110) eine thermochemische Reaktion in einer Brennkammer (104) der Brennervorrichtung (102) erzeugbar und/oder aufrechterhaltbar ist; - eine Abgaszuführung (116) zur Einleitung von zu reinigendem Abgas in die Brennkammer (104); - eine Steuervorrichtung (124), mittels welcher die Abgasreinigungsvorrichtung (100) wahlweise in einen der folgenden drei Betriebsmodi versetzbar ist: a) einen Startmodus, in welchem die Brennkammer (104) mittels des Hauptbrenners (106), mittels des mindestens einen Startbrenners (108) und/oder mittels des mindestens einen Zusatzbrenners (110) erhitzt wird; b) einen Reinigungsmodus, in welchem mittels des mindestens einen Zusatzbrenners (110) innerhalb der Brennkammer (104) ein flammenloser Oxidationsprozess gestartet und/oder aufrechterhalten wird und in welchem der Brennkammer (104) Abgas zur Reinigung desselben zugeführt wird; c) einen Nachregelungsmodus, in welchem einzelne oder mehrere Parameter der Brennervorrichtung (102) und/oder der Abgaszuführung (116) und/oder einer Frischluftzuführung (122) insbesondere zur Kompensation eines variierenden Brennwerts des zu reinigenden Abgases variiert werden.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung (100) eine Nachbehandlungseinheit (128) umfasst, welche sich an die Brennkammer (104) anschließt und welcher das in der Brennkammer (104) geführte Gas zuführbar ist, wobei die Nachbehandlungseinheit (128) eine DeNOx-Einheit (130) ist.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung (100) mindestens einen Wärmeübertrager (136) umfasst, mittels welchem Wärme a) von dem aus der Brennkammer (104) abgeführten Gas; und/oder b) von einem separaten Wärmeträgermedium oder Wärmespeichermedium auf 1) das der Brennkammer (104) zuzuführende, zu reinigende Abgas; und/oder 2) der Brennkammer (104) zuzuführende Frischluft, Verbrennungsluft und/oder Sekundärluft, übertragbar ist.
Verwendung einer Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verwendung nach Anspruch 14, wobei das zu reinigende Abgas ein Abgas eines Prozesses zur Umwandlung von Kohle ist.
Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus Kohle in einer Gassynthese, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei einer Gassynthese entstehendes Abgas in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder in einer Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13 gereinigt wird.