CN107407483A - 用于热废气净化的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种热废气净化的装置，具有：至少一个热反应器(10)，要净化的原始气体供给至至少一个热反应器(10)；以及能量回收机构，在热反应器中净化的气体经由至少一个导出管路(28、34)供给至能量回收机构。为了改善能量平衡而提出，能量回收机构具有至少一个冷凝热交换器(38、50、60、64)，在述至少一个冷凝热交换器(38、50、60、64)中，经净化的气体被冷却，使得在经净化的气体中包含的可冷凝物质冷凝，以及由此释放的热焓被传送给热交换介质和/或在热反应器(10)上游的原始气体。

Description

用于热废气净化的装置和方法
本发明涉及一种用于热废气净化特别是用于净化矿井废气或矿井排气特别是含甲烷的矿井通风气体的装置和方法。然而，本发明也可以用于包含可燃组分特别是挥发性有机成分(VOC-volatile organic components)的其他废气或排气的热净化。
已知的是，使用热反应器来净化矿井废气特别是含甲烷的矿井通风气体(VAM)，并且将在热氧化过程中生成的热气供给至能量回收机构。例如，CN 102733872 A提出利用热气的热能来产生水蒸汽或者进一步加热水蒸汽，水蒸汽用于驱动与用于产生电流的发电机耦接的蒸汽涡轮机。
发明人认识到，该过程以及很多其他热交换过程的能量效率通过仅利用发热值(更高热值)或在热交换入口温度与热交换出口温度之间的热焓差限制。在多种情况下，燃料的燃烧值(更低热值)的利用或气体(废气)的潮湿组分的冷凝能的一般利用通过次级产生的能量形式的运行条件限制。这例如也适用于在发电过程的锅炉运行中蒸汽的产生。
传统方法(参见例如CN 102733872 A)利用通过上游过程加热的热气流的热焓差，在锅炉运行中产生水蒸汽。如果这样的热气流在碳氢化合物的燃烧过程中产生，或者如果这样的热气流出于某些其他原因包含更大量的可冷凝组分，如例如在含甲烷的矿井通风气体中，那么不利用冷凝热焓。在气流中有大量水蒸汽的情况下，量大得不成比例的热气流中固有的热焓结合蒸发焓的形式，并且因此被从锅炉中的能量传递中收回或者不被供给至锅炉中的能量传递。
本发明的目的在于提供用于热废气净化的改善的装置和改善的方法，其具有改善的能量平衡。
该目的通过独立权利要求的教导来实现。本发明的特别优选的配置是从属权利要求的主要内容。
根据本发明的用于热废气净化的装置包括：热反应器，要净化的原始气体可供给至热反应器，以及供给的原始气体在热反应器中可被热净化；以及能量回收机构，在热反应器中净化的气体可经由至少一个导出管路供给至能量回收机构。能量回收机构进而包括至少一个冷凝热交换器，在至少一个冷凝热交换器中，经净化的气体可被冷却，使得在经净化的气体中包含的可冷凝物质冷凝，以及由此释放的热焓可被传送给热交换介质和/或在热反应器上游的原始气体。
优选地，热反应器包括燃烧室，供给的原始气体在燃烧室中可被热净化。能量回收机构优选经由导出管路连接至热反应器的燃烧室，以将在燃烧室中由热净化过程产生的经净化的气体供给至能量回收机构。此外，能量回收机构优选包括：进一步热交换器，在进一步热交换器中，经净化的气体可被冷却至第一温度水平，以及由此释放的热焓可被传送至热交换介质；以及所述冷凝热交换器，布置在进一步热交换器的下游，以及在所述冷凝热交换器中，经净化的气体可被进一步冷却至低于第一温度水平的第二温度水平，使得在经净化的气体中包含的可冷凝物质冷凝，以及由此释放的热焓可被传送给热交换介质和/或在热反应器上游的原始气体。
优选地，热反应器是热氧化反应器，其优选设计用于再生热氧化(RTO)并且例如在本申请人的WO 2008/011965 A1中被描述，其关于该方面的内容完全成为本发明的主要内容。就此，热反应器可以特别是具有两个、三个、四个或更多个再生器或容器的RTO反应器。
根据本发明的用于热废气净化的方法包括以下步骤：在热反应器中热净化要净化的原始气体；以及在冷凝热交换器中冷却在热反应器中在热净化过程中产生的经净化的气体，使得在经净化的气体中包含的可冷凝物质冷凝，其中，由此释放的热焓被传送给热交换介质和/或在热反应器上游的原始气体。
优选地，在热反应器的燃烧室中执行原始气体的热净化。将在燃烧室中在热净化过程期间产生的经净化的气体在进一步热交换器中优选冷却至第一温度水平，其中，由此释放的热焓传送给热交换介质。此外，将经净化的气体在进一步热交换器下游的冷凝热交换器中优选进一步冷却至低于第一温度水平的第二温度水平，使得在经净化的气体中包含的可冷凝物质冷凝，以及由此释放的热焓被传送给热交换介质和/或在热反应器上游的原始气体。
优选地，原始气体的热净化在热氧化反应器中执行，热氧化反应器优选设计用于再生热氧化(RTO)并且例如在本申请人的WO 2008/011965 A1中被描述，其关于该方面的内容完全成为本发明的主要内容。就此，热反应器可以特别是具有两个、三个、四个或更多个再生器或容器的RTO反应器。
根据本发明的优选配置，经净化的热气体进入第一热交换器的入口温度与经净化的热气体从第一热反应器出来的出口温度(本发明的第一温度水平)之间的热焓差可以在能量回收机构的第一热交换器(本发明的进一步热交换器)中被利用。另外，在能量回收机构的第二热交换器(本发明的冷凝热交换器)中，也可以通过热气中的水分的冷凝利用热气中固有的蒸发焓。以这种方式，根据冷凝的第二热交换器的类型，例如，蒸发焓以及来自第一热交换器的热气体的出口温度与水分(典型地水蒸汽)的冷凝温度之间的温度差的大约60-70％被传递给热交换介质。
就此，热净化过程涵盖所有类型的净化过程，其中热能被提供给要净化的原始气体。这些包括特别是在要净化的原始气体中包含的可燃物质的热氧化过程。
就此，导出管路特别涵盖所谓的干净气体管路和所谓的热气管路，在热反应器中净化的气体在流经再生器而相应冷却(至例如大约70℃)之后，通过所谓的干净气体管路作为所谓的干净气体被从热反应器除去，在热反应器中净化的气体在热反应器中热净化而相应加热(至例如大约1000℃)之后，通过所谓的热气管路而作为所谓的热气被从热反应器的燃烧室除去。因此，就此而言，经净化的气体特别涵盖所谓的干净气体和所谓的热气。
根据本发明，在能量回收机构的冷凝热交换器中，“在经净化的气体中包含的可冷凝物质将冷凝”。就本发明的意义而言，其也将被理解为，包含至少一种可冷凝物质组分的经净化的气体作为物质混合物在冷凝热交换器中至少部分冷凝。优选地，物质混合物的至少一种可冷凝主要成分至少部分冷凝，其中，可冷凝主要成分理解为如下物质成分，该物质成分的冷凝焓具有存在于物质混合物中的所有可冷凝物质成分的总冷凝焓的至少50％。
根据本发明，特别提出还通过连接至RTO反应器下游的冷凝热交换器的方式来利用以相对湿度形式的在(原始)气体中的潜在能量，因此改善整个过程的能量平衡。该方案特别是基于以下考虑。要供给至废气净化***的原始气体不仅可以包含气态组分还可以包含相比比例的水分(以可冷凝物质的形式)。水分组分的比例在进入后面的燃烧***之前可能超出饱和点，蒸汽部分因原始气体源与进入后面的燃烧***的入口之间的温度下降而可以开始冷凝。由此生成的小液滴然而被原始气体流的高流速所携带，因此进入热反应器。在那里，在热反应器的再生器中存储的一部分热用于将液体再次蒸发，从而这部分最初没有用于加热原始气体以及开始氧化反应。该潜在存储的热也未经热反应器的出口侧再生器传送至蓄热块，从而热反应器总体上不能以最优效率来运行。根据本发明的连接至热反应器下游的冷凝热交换器利用该潜在存储的热，从而设备的总效率即使在潮湿、蒸汽过饱和原始气体的情况下，也可以恢复到与典型TNV装置在转变基本上干燥原始气体时的水平相对应的水平。即，本发明特别有利地可用于其中供给至热反应器的原始气体包含液滴的过程，但是不限于该应用。
在本发明的优选配置中，进一步热交换器和冷凝热交换器与共同的热交换介质回路热交换。在这种情况下，冷凝热交换器在共同的热交换介质回路中优选布置在进一步热交换器的上游，以及共同的热交换介质回路的热交换介质优选可以在冷凝热交换器中预热。
在本发明的另一优选配置中，进一步热交换器与第一热交换介质回路热交换，以及冷凝热交换器和与第一热交换介质回路分离的第二热交换介质回路热交换。
在本发明的另一优选配置中，进一步热交换器与第一热交换介质回路热交换，以及冷凝热交换器与在热反应器上游的原始气体供给管路热交换。
在本发明的又一优选配置中，在共同的热交换介质回路中在进一步热交换器下游设置有进一步冷凝热交换器，该进一步冷凝热交换器与在热反应器上游的原始气体供给管路热交换。
在本文中，术语“回路”意图涵盖闭合式回路和开放式回路两者。
在本发明的优选配置中，在共同的热交换介质回路中或在第一热交换介质回路中在进一步热交换器下游布置有发电设备。即，在进一步热交换器中加热的热交换介质优选用于发电。发电设备优选包括在回路中连接的蒸汽涡轮机和与蒸汽涡轮机耦接的用于产生电流的发电机。
在本发明的另一优选配置中，在第二热交换介质回路中在冷凝热交换器下游布置有至少一个暖和/或热水用户和/或集中供暖终端。换言之，第二热交换器的热交换介质优选是工业用水或热媒。可选择地，也可以设定，第二热交换介质回路用作用于ORC***的运行的热源。在这种情况下，可以在第二热交换介质回路中设置例如热油的中间介质来用于向ORC***的热传送，或者可选择地，第二热交换介质回路可以直接是ORC***的工作介质回路，其中，第二热交换器可以作为用于ORC***的工作介质的蒸发器。
在本发明的另一优选配置中，在能量回收机构的冷凝热交换器中产生的冷凝物经由冷凝排出设备被再循环至该过程。例如，冷凝物可以作为热交换介质供给至热交换介质回路。
在本发明的另一优选配置中，能量回收机构的冷凝热交换器将剩余焓和/或冷凝焓转移到在进入热反应器之前的要处理的原始气体流，特别是含甲烷的矿井通风气体(VAM)。在该变型中，可以蒸发少量在原始气体流中包含的液滴。此外，因此可以从热反应器收回更多能量用于在进一步热交换器中的初级能量回收。
在本发明的另一可选或补充配置中，能量回收机构的冷凝热交换器利用从(再生)热反应器经由干净气体导出管路流出的经净化的干净气体流的剩余焓和/或冷凝焓作为热源，以及将其传递给在第二热交换介质回路中的热交换介质。如果干净气体导出管路中的干净气体流的出口温度在废气流中的蒸汽成分的露点之上，特别是最小80℃，优选最小90℃，优选最小100℃，或者更高，则该变型可以特别是有利的。可选地，也可设定，对冷凝热交换器供给来自干净气体导出管路的废气流以及离开进一步热交换器的热气体作为热源，用于向第二热交换介质回路中的热媒的热传送。
在另外变型中，也可以设定，除了在热气管路中的成连续布置的前面提到的热交换器之外，能量回收机构还包括用于冷凝在干净气体管路中流动的热反应器的干净气体的湿气的进一步热交换器，从而在该干净气体中固有的蒸发焓也变得可用。如果干净气体管路中的(更冷的)干净气体流的出口温度在废气流中的蒸汽成分的露点之上，特别是最小80℃，优选最小90℃，优选最小100℃，或者更高，则该变型可以特别是有利的。
本发明的上述装置和本发明的上述方法可以特别有利地用于净化矿井废气，特别是含甲烷的矿井通风气体(VAM)。为了减少地下粉尘堆积，在抽吸过程中将范围为例如30-35％体积的水分加入到煤矿的通风空气中。本发明使得在热反应器的排出气流中的该水分的热焓在能量回收中是可用的。
利用上述发明，特别可以获得以下优点：
-也利用在经净化的气体特别是热气体中包含的水分的蒸发焓(->改善能量平衡)；
-通过将冷凝物再循环至包括进一步热交换器的回路或另一过程中使得水消耗最小化(->改善资源平衡)；
-以相同能量和/或燃料消耗提高进一步热交换器的性能；
-使得在能量回收机构上游的能量产生过程的二氧化碳排放最小化；
-改善能量平衡，特别是对于包含液滴的原始气体；
-从废气净化装置获得更干燥的废气流。
从参照附图进行的对各种示例性实施例的以下描述，将更好地理解本发明的上述以及另外的优点、特征和可能应用，在附图中：
图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的热废气净化装置的配置的示意图；
图2是示出根据本发明的第二示例性实施例的热废气净化装置的配置的示意图；
图3是示出根据第三示例性实施例的热废气净化装置的配置的示意图；
图4是示出根据第四示例性实施例的热废气净化装置的配置的示意图；
图5是示出根据第五示例性实施例的热废气净化装置的配置的示意图；
图6是示出根据第六示例性实施例的热废气净化装置的配置的示意图；
图7是示出根据第七示例性实施例的热废气净化装置的配置的示意图；以及
图8是示出根据第八示例性实施例的热废气净化装置的配置的示意图。
图1示出根据本发明的第一示例性实施例的用于净化含甲烷的矿井通风气体(VAM)的***。
在图1中图示的***除了以下描述的和在附图中示出的组件之外还包括特别是许多(调节)阀和传感器(特别是温度传感器)，它们出于简明的目的而被省略，但是它们例如由WO 2008/011965 A1已知。
图1的热废气净化装置包括热反应器10，用于排气或废气流中的可燃物质的再生热氧化(RTO)。热反应器10包括燃烧室12和布置在燃烧室12之下的两个再生器14，每个再生器14包括通道和布置在通道之上的蓄热块通道。在示出的示例性实施例中，热反应器10包括两个再生器14，但是在其他实施例中，也可以在燃烧室12之下设置三个、四个或更多个再生器14。
燃烧器16突入热反应器10的燃烧室12中，经由气体供应器18将燃料气和助燃空气供给至燃烧器16。燃烧器16用于燃烧在要净化的原始气体中包含的污染物(例如，甲烷)。燃烧室12中的温度在运行中可以高达大约1000℃—基于包含在原始气体中的可燃物质的能含量。
热反应器10的每个再生器14的通道经由原始气体分支管路20与原始气体供给管路22连接。例如成排气歧管和废气混合装置的形式的废气源24给原始气体供给管路22供给要净化的废气(原始气体)。
经由原始气体分支管路20供给至热反应器10的再生器14的要净化的废气通常包含液滴。这些液滴例如源自上游过程24。该情况也可以在如下情况下生成，例如，如果上游过程24与原始气体进入废气净化***中的入口之间的温度差在由原始气体供给管路22进入原始气体分支管路20中的传输点处导致包含在原始气体中的水分的冷凝，该水分在原始气体分支管路20进入到热反应器10中的出口处在所引起的气体流中作为液滴传输。
此外，热反应器10的每个再生器14的通道经由相应的干净气体分支管路26与干净气体管路(本发明的第一导出管路)28连接。在热反应器10中经净化的并且在再生器14中冷却的气体(净化气体)通过干净气体管路28注入排放管30，干净气体经由排放管30释放到环境中。
这样的热反应器的功能例如在WO 2008/011965 A1中更详细地描述。对此，其全部内容可参考该文献。
如图1所示，热反应器10的燃烧室12经由热气分支管路32与热气管路(本发明的第二导出管路)34连接。利用该热气管路34，通过热氧化净化的热废气(热气)绕过再生器14或者在通过再生器14之前被从废气净化装置中除去。在优选配置中，热气经由热气管路34供给至能量回收机构。
能量回收机构包括第一热交换器36(本发明的进一步热交换器)和在第一热交换器36下游的第二热交换器38(本发明的冷凝热交换器)。两个热交换器36、38与共同的热交换介质回路40a热交换。
第一热交换器36用作蒸汽产生器或蒸汽加热器。在第一热交换器中，热气从例如大约1000℃冷却到例如大约400℃(第一温度水平)。根据第一热交换器36的设计和/或效率和/或第一热交换器36处的热气的入口温度，第一温度水平也可以低于400℃，例如，在大约300℃、200℃或甚至大约150℃。在第一热交换器36中利用在该冷却期间所释放的热焓，用于将回路40a的热交换介质(在此：水)加热至蒸发并且使蒸汽过热。
通过第一热交换器36过热的蒸汽在回路40a中被供给至蒸汽涡轮机42。该蒸汽涡轮机42与用于发电的发电机44耦接，以便以已知的方式产生电能。在蒸汽涡轮机42下游优选设有用于进一步冷却水的冷却塔43。
在第二热交换器38中，从第一热交换器36出来的热气进一步冷却，例如，冷却到大约60℃(第二温度水平)。在该冷却过程中，热气中的潮湿组分冷凝。
如果第一温度水平低于大约230℃，特别是在200℃与100℃之间，优选为大约150℃，那么第二热交换器38可以成本有利地由碳或塑料材料制造。这样的热交换器例如由WO2009/007065 A1已知，其公开内容通过引用包含于此。
在该过程中，热气释放：在进入第二热交换器38的入口温度与从第二热交换器38出来的出口温度之间的固有热焓、通过冷凝得到的在热气中包含的水分的蒸发焓、以及在进入第二热交换器38的入口温度与从第二热交换器38出来的出口温度之间的冷凝物中固有的热焓。这些释放的热焓的总和被传送到回路40a的热交换介质，以便预热热交换介质。
上述废气净化装置能实现有效的能量回收，特别是也在经由原始气体分支管路20供给的原始气体过饱和并且包含液滴形式的水分的情况下。在热反应器中的加热过程期间，这些液滴被蒸发。如果蒸发产物在热反应器中不放出任何反应能，如例如对于水的情况，水可以作为蒸汽通过热反应器，那么用于液体蒸发的蒸发焓在冷凝热交换器38中通过冷凝回收，并且在该实施例中被传送给热媒用于再利用。
从第二热交换器38出来的热气最后经由连接管路46供给至干净气体管路28，以便最后经由排放管30排放到环境中。排放管30中的废气流由于在能量回收机构中使用的冷凝热交换器38也是相对干燥的。
如图1所示，在第二热交换器38中在冷却热气体期间所生成的冷凝物可以可选择地经由冷凝物排出设备48返回至该过程。例如，冷凝物可以供给至回路40a作为热交换介质。
图2示出根据本发明的第二示例性实施例的用于净化含甲烷的矿井通风气体的***。相同或相似构件由相同附图标记表示，并且省去相应描述的重复。
在图2中图示的废气净化装置与第一示例性实施例的废气净化装置的不同之处在于能量回收机构。
如图2所示，能量回收机构的第一热交换器36(本发明的进一步热交换器)与第一热交换介质回路40b热交换。该第一热交换介质回路40b如第一示例性实施例的共同的热交换介质回路40a那样包括发电机构，其包括蒸汽涡轮机42和发电机44以及冷却塔43。
能量回收机构的第二热交换器38(本发明的冷凝热交换器)与第二热交换介质回路40c热交换，第二热交换介质回路40c设计为开放式回路并且与第一热交换介质回路40b分开。第二热交换介质回路40c的热交换介质例如是工业用水，其供给给热水用户，或者是热媒，其供给给集中供暖终端。然而，也可以设定，第二热交换介质回路40c的热交换介质是中间回路的热油用于耦接RC特别是ORC***，或者直接是RC特别是ORC***的工作介质。在第二种情况下，第二热交换器38用作用于工作介质特别是有机工作介质的直接蒸发器，用于朗肯循环设备的操作，优选驱动发电机的朗肯涡轮机的操作。以这种方式，可以提高包括蒸汽涡轮机42和朗肯涡轮机的整个***的发电效率。
图3示出根据本发明的第三示例性实施例的用于净化含甲烷的矿井通风气体的***。相同或相似构件由相同附图标记表示，并且省去相应描述的重复。
在图3中图示的废气净化装置与开始两个示例性实施例的废气净化装置的不同之处在于能量回收机构。
如图3所示，能量回收机构的第一热交换器36与第一热交换介质回路40b热交换。该第一热交换介质回路40b如第一示例性实施例的共同的热交换介质回路40a和第二示例性实施例的第一热交换介质回路40b那样包括发电机构，其包括蒸汽涡轮机42和发电机44以及冷却塔43。
能量回收机构的第二热交换器(冷凝热交换器)38与由废气源24供给的原始气流特别是含甲烷的矿井通风气体(VAM)热交换。具体地，第二热交换器38在热反应器10上游布置在原始气体供应管路22中。在第二热交换器38中，从第一热交换器36出来的热气例如从大约300℃冷却到大约200℃。
图4示出根据本发明的第四示例性实施例的用于净化来自废气源24的含VOC的废气例如含甲烷的矿井通风气体或含溶剂的工艺废气的***。相同或相似构件由相同附图标记表示，并且省去相应描述的重复。
在图4中图示的废气净化装置与根据图1的第一示例性实施例的废气净化装置的不同之处在于，经由干净气体管路28排出的较冷的干净气体(例如，大约70℃)与从能量回收机构的第一热交换器36出来的热气(例如，大约300℃)混合，这是在该混合的干净气体(例如，大约180℃)在下游作为热源进入第二热交换器(冷凝热交换器)38中之前。在第二热交换器38中，混合的干净气体然后冷却到蒸汽成分特别是水蒸汽的露点之上，从而在两个分流中存储的蒸发焓可以传递给在共同的热交换介质回路40d中循环的热交换介质。
在此也可以设定，气流的混合或供给通过混合和/或涡流机构支持。由此，可以促进不同温度的气流的有利混合特别是混合物的均匀化。
作为图4中示出的配置的替选，类似于图2的示例性实施例，气体混合物的剩余焓和/或蒸发焓也可以传递给在第二热交换介质回路40c中循环的热交换介质。
如此特征的配置变型在如下情况下特别适用，即，当通过在第一温度水平的热气与来自热反应器10的出口温度的较冷的干净气体之间的混合物形成可以建立250℃以下的混合物温度，使得能够有利地且便宜地实现根据WO 2009/007065 A1的类型的第二热交换器。
图5示出根据本发明的第五示例性实施例的用于净化来自废气源24的含VOC的废气例如含甲烷的矿井通风气体或含溶剂的工艺废气的***。相同或相似构件由相同附图标记表示，并且省去相应描述的重复。
在图5中图示的废气净化装置与根据图2的第二示例性实施例的不同之处在于，在干净气体管路28中设有第三热交换器50。在第三热交换器50(本发明的冷凝热交换器)中，从热反应器10经由干净气体管路28出来的干净气体进一步冷却，例如冷却到大约60℃(与第二热交换器38的第二温度水平对应)。在该冷却过程期间，干净气体的潮湿组分冷凝，由此干净气体的剩余焓和/或蒸发焓可以传递给热交换介质。
在该示例性实施例的在图5中示出的变型中，第一热交换器36和第二热交换器38与共同的热交换介质回路40a热交换(类似于图1的第一示例性实施例)。另外，第二热交换器38和第三热交换器50经由共同的热交换介质回路40e协作，其中热交换介质在第三热交换器50中被预热。结果，所有三个热交换器36、38、50经由共同的热交换介质回路协作，由此可以有利地使得用于驱动蒸汽涡轮机42的蒸汽形成最大化。
作为在图5中示出的变型的替选，也可以设定，第三热交换器50与第二热交换器38经由共同的第二热交换介质回路40f而协作，如此与图2的示例相似地提高了可以供给给进一步热用户的热能。
这样的实施例在图6中作为第六示例性实施例示出。相同或相似构件由相同附图标记表示，并且省去相应描述的重复。在该实施例中，第二热交换介质回路40f被配置为朗肯循环的工作介质回路。工作介质并因此第二热交换介质优选是有机工作介质，其特别是在较低的温度水平下具有比蒸汽涡轮机42的水介质更有利的蒸发特性。第二热交换器38由此用作用于工作介质的蒸发器，工作介质随后通过朗肯涡轮机54而膨胀。朗肯涡轮机54驱动另一发电机56。可选择地，也可以设定，朗肯涡轮机54经由耦接***或传动***与发电机44的轴可操作地关联，由此可以省去第二发电机。此外，在朗肯涡轮机54中膨胀的工作介质通过冷凝器58冷却，使得其再次冷凝。随后，其主要以流体形式供给至第三热交换器50。第三热交换器50将热反应器10的干净气体的剩余焓和/或蒸发焓传递给流体工作介质，结果，流体工作介质被预热并且甚至可能被部分蒸发。
如果第二和/或第三热交换器38、50以根据DE 10 2014 201 908 A1的流动设备或流动设备的***的方式来设计，则其也可以是有利的，特别是在结合RC/ORC***的情况下。DE 10 2014 201 908 A1的公开内容通过引用全部包含于此，特别是关于流动设备的结构、流动设备中的流动引导、流动设备的***和用于流动设备中流体管理的操作方法。
在就根据图1至图6的示例性实施例和WO2008/011965A1的意义而言的不具有通过第二导出管路34和能量回收机构的热气利用的已知的再生热反应器10中，也合理且有利的是，在第一导出管路28中设置冷凝热交换器60(例如，以根据图5的示例的第三热交换器50的方式)，如作为第七示例性实施例的在图7中所图示的。
在这种情况下，在干净气体管路28中流出的干净气体在冷凝热交换器60中冷却到蒸汽成分的露点之下。结果，在再生热反应器10的再生器14中没有被回收的剩余焓和/或蒸发焓可以传递到相应的热交换介质回路40g的热交换介质。因此，例如，进入的原始气体可以类似于根据图3的示例性实施例而被预热。可选择地，也可以将热能供给给另一热用户，例如，暖或热水供应或ORC***。
图8示出图1的示例性实施例的另一变型作为根据本发明的废气净化装置的第八示例性实施例。相同或相似构件由相同附图标记表示，并且省去相应描述的重复。
在图8中图示的废气净化装置与第一示例性实施例的废气净化装置的不同之处在于能量回收机构。
第一热交换器36和第二热交换器38与共同的热交换介质回路40h热交换。在蒸汽涡轮机42的下游，热交换介质被供给至进一步冷凝热交换器64，该进一步冷凝热交换器64在原始气体供给管路22中布置在热反应器10上游。在该进一步冷凝热交换器64中冷却到例如大约60℃的热交换介质随后又在第一热交换器36上游供给至冷凝热交换器38。
附图标记：
10 热反应器
12 燃烧室
14 再生器
16 燃烧器
18 气体供应器
20 原始气体分支管路
22 原始气体供应管路
24 废气源
26 干净气体分支管路
28 第一导出管路、干净气体管路
30 排放管
32 热气分支管路
34 第二导出管路、热气管路
36 第一热交换器、进一步热交换器
38 第二热交换器、冷凝热交换器
40a-h 热交换介质回路
42 蒸汽涡轮机
43 冷却塔
44 发电机
46 连接管路
48 冷凝物排出设备
50 第三热交换器、冷凝热交换器
52 冷凝物排出设备
54 朗肯涡轮机
56 发电机
58 冷凝器
60 第四热交换器、进一步冷凝热交换器
62 冷凝物排出设备
64 第五热交换器、冷凝热交换器

Claims (21)

1.一种用于热废气净化的装置，包括：
热反应器(10)，要净化的原始气体可供给至热反应器(10)，以及供给的原始气体能在热反应器(10)中被热净化；以及
能量回收机构，在所述热反应器(10)中净化的气体可经由至少一个导出管路(28、34)供给至能量回收机构，
其中，所述能量回收机构包括至少一个冷凝热交换器(38、50、60、64)，在所述至少一个冷凝热交换器(38、50、60、64)中，经净化的气体能被冷却，使得在经净化的气体中包含的可冷凝物质冷凝，以及由此释放的热焓可被传送给热交换介质和/或在所述热反应器(10)上游的原始气体。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，
所述热反应器(10)包括燃烧室(12)，供给的原始气体能在燃烧室(12)中被热净化；
所述能量回收机构经由所述导出管路(34)连接至所述热反应器(10)的所述燃烧室(12)，以将在所述燃烧室(12)中由热净化过程产生的经净化的气体供给至所述能量回收机构；以及
所述能量回收机构包括：
进一步热交换器(36)，在进一步热交换器(36)中，经净化的气体能被冷却至第一温度水平，以及由此释放的热焓能被传送至热交换介质；以及
所述冷凝热交换器(38、50、64)，布置在所述进一步热交换器(36)的下游，以及在所述冷凝热交换器(38、50、64)中，经净化的气体能被进一步冷却至低于所述第一温度水平的第二温度水平，使得在经净化的气体中包含的可冷凝物质冷凝，以及由此释放的热焓能被传送给热交换介质和/或在所述热反应器(10)上游的原始气体。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述进一步热交换器(36)和所述冷凝热交换器(38)与共同的热交换介质回路(40a、40d、40h)热交换，其中，所述冷凝热交换器(38)在所述共同的热交换介质回路(40a、40d、40h)中布置在所述进一步热交换器(36)的上游。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述进一步热交换器(36)与第一热交换介质回路(40b)热交换，以及所述冷凝热交换器(38)和与所述第一热交换介质回路(40b)分离的第二热交换介质回路(40c、40f)热交换。
5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述进一步热交换器(36)与第一热交换介质回路(40b)热交换，以及所述冷凝热交换器(38)与在所述热反应器(10)上游的原始气体供给管路(22)热交换。
6.根据权利要求2或3所述的装置，其中，在所述共同的热交换介质回路(40h)中在所述进一步热交换器(36)下游设置有进一步冷凝热交换器(64)，进一步冷凝热交换器(64)与在所述热反应器(10)上游的原始气体供给管路(22)热交换。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的装置，其中，在所述共同的热交换介质回路(40a、40d)中或在所述第一热交换介质回路(40b)中在所述进一步热交换器(36)下游布置有发电设备(42、44)。
8.根据权利要求4或7所述的装置，其中，在所述第二热交换介质回路(40c、40f)中在所述冷凝热交换器(38)下游布置有至少一个热水用户和/或集中供暖终端和/或RC或ORC***(54-58)。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中，在所述冷凝热交换器(38、50、60)中产生的冷凝物能经由冷凝物排出设备(48、52、62)被再循环至该过程。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中，所述热反应器(10)是热氧化反应器，优选是再生热氧化反应器。
11.一种用于热废气净化的方法，包括以下步骤：
在热反应器(10)中热净化要净化的原始气体；以及
在冷凝热交换器(38、50、60、64)中冷却在所述热反应器(10)中在热净化过程中产生的经净化的气体，使得在经净化的气体中包含的可冷凝物质冷凝，其中，由此释放的热焓被传送给热交换介质和/或在所述热反应器(10)上游的原始气体。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
在所述热反应器(10)的燃烧室(12)中执行原始气体的热净化；
将在所述燃烧室(12)中在热净化过程期间产生的经净化的气体在进一步热交换器(36)中冷却至第一温度水平，其中，由此释放的热焓传送给热交换介质；以及
将经净化的气体在所述进一步热交换器(36)下游的所述冷凝热交换器(38)中进一步冷却至低于第一温度水平的第二温度水平，使得在经净化的气体中包含的可冷凝物质冷凝，以及由此释放的热焓被传送给热交换介质和/或在所述热反应器(10)上游的原始气体。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述进一步热交换器(36)和所述冷凝热交换器(38)与共同的热交换介质回路(40a、40d、40h)热交换，以及所述共同的热交换介质回路(40a、40d、40h)的热交换介质在所述冷凝热交换器(38)中预热。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述进一步热交换器(36)与第一热交换介质回路(40b)热交换，以及所述冷凝热交换器(38)和与所述第一热交换介质回路(40c、40f)分离的第二热交换介质回路(40b)热交换。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述进一步热交换器(36)与第一热交换介质回路(40b)热交换，以及所述冷凝热交换器(38)与在所述热反应器(10)上游的原始气体供应管路(22)热交换。
16.根据权利要求12或13所述的方法，其中，在所述共同的热交换介质回路(40h)中在所述进一步热交换器(36)下游设置有进一步冷凝热交换器(64)，进一步冷凝热交换器(64)与在所述热反应器(10)上游的原始气体供给管路(22)热交换。
17.根据权利要求12至16中任意一项所述的方法，其中，在所述进一步热交换器(36)中加热的热交换介质用于发电。
18.根据权利要求14或17所述的方法，其中，所述第二热交换介质回路(40c、40f)的热交换介质是工业用水或热媒。
19.根据权利要求11至18中任意一项所述的方法，其中，在所述冷凝热交换器(38、50、60)中产生的冷凝物经由冷凝物排出设备(48、52、62)被再循环至该过程。
20.根据权利要求1至10中任意一项所述的装置或根据权利要求11至19中任意一项所述的方法的应用，用于矿井废气的净化，特别是含甲烷的矿井通风气体的净化或含可燃组分特别是含VOC的废气的净化。
21.根据权利要求1至10中任意一项所述的装置或根据权利要求11至19中任意一项所述的方法的用于净化包含液滴的原始气体的应用。
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