Lösungen zur Behandlung von Kohlebergwerksgas

Der Managementplan für Methan in der Grubenbelüftung sieht ein mehrstufiges Verfahren vor, um Sicherheit und ökologische Nachhaltigkeit zu gewährleisten und Methanemissionen effektiv zu reduzieren bei gleichzeitig maximaler Energierückgewinnung. RP Techniek BV bietet eine „Gaskraftwerksinsel“ an, die Gas mit einem Reingasdurchsatz von 10 m³/min und einer Konzentration unter 81 µg/l für die Kraft-Wärme-Kopplung nutzt. Dieses System hat signifikante, CCER-zertifizierte Reduzierungen der Kohlenstoffemissionen erzielt.

Anwendung eines regenerativen thermischen Oxidationsmittels – Kohlebergbau, Gas mit extrem niedriger Konzentration
  • Abgaszusammensetzung: Methan (<8%)
  • Prozesslösung: Mischsystem + rotierende RTO + Abwärmenutzung (Heizung + Stromerzeugung)
Ablaufdiagramm des Gaskontrollprozesses in Kohlebergwerken

Funktionsprinzip eines regenerativen thermischen Oxidators

Regenerative thermische Oxidationsanlagen (RTOs) zerstören flüchtige organische Verbindungen (VOCs) effektiv durch Hochtemperaturoxidation – bei Temperaturen bis zu 950 °C, wie abgebildet – und wandeln sie in Kohlendioxid und Wasserdampf um. Ein zentrales Merkmal ist das einzelne, kontinuierlich rotierende Ventil, das mehrere herkömmliche Tellerventile ersetzt und den zylindrischen Wärmespeicher in mehrere unabhängige Sektoren unterteilt.

Während der Rotation erfüllt jeder Sektor nacheinander drei Funktionen: Vorwärmen des einströmenden verschmutzten Gases, Speichern der Wärmeenergie aus dem gereinigten Gas und Spülen. Diese kontinuierliche Drehbewegung gewährleistet nahtlose Übergänge zwischen den Betriebsphasen und eliminiert die für herkömmliche Schaltventile typischen Druckschwankungen.

Im dargestellten System tritt verschmutztes Gas mit einer Temperatur von 25 °C und einem Volumenstrom von 100.000 Nm³/h ein. Es durchströmt zur Vorwärmung heiße Keramiksegmente, bevor es in die Brennkammer gelangt, wo die Oxidation bei hoher Temperatur stattfindet. Nach der Aufbereitung verlassen 30.000 Nm³/h des gereinigten Gases das System mit einer Temperatur von ≥ 950 °C und können zur Energierückgewinnung einem Abhitzekessel und einem Dampfturbinengenerator zugeführt werden. Die verbleibenden 70.000 Nm³/h geben Wärme an kühlere Keramikschichten ab, bevor sie unter 30 °C abgeleitet werden. Ein kleiner Strom gereinigten Gases dient zum Spülen und verhindert Leckagen, während spezielle Dichtungen die Gasdichtheit gewährleisten. Diese rotierende RTO-Konstruktion verbessert den thermischen Wirkungsgrad und die Betriebssicherheit und reduziert den Wartungsaufwand.

RTO für Grubengas - RTO-Schema

Roadmap zur Entwicklung der RTO-Technologie

RTO für Grubengas – Roadmap zur Entwicklung der RTO-Technologie

Schlüsseltechnologien

  • Ausgestattet mit einer Spülfunktion, erhöhen sich die Vorteile der Kohlenstoffbindung um 4%.
  • Lebensdauer des Schaltventils: 30.000 Stunden.
  • Hochtemperatur-Luftansaugrate von 30%, Wärmerückgewinnungseffizienz von 97% und 4% höhere Wärmeleistung.
RTO für Grubengas – Schlüsseltechnologie

Intelligentes Sicherheitskontrollsystem

  • HAZOP-Analyse des gesamten Systems
  • Hochpräziser, eigensicherer Mischer
  • Staub-, Wasser- und Frostschutz für Sensoren und Instrumente
  • Schmelzender „Konzentrationsbegrenzer“
  • „Kindersicherung“-Software-Suite zur Verhinderung von Missbrauch/Fehlbedienung
  • Software-Suite zur Verwaltung von „Warnungen zur obligatorischen Wartung“
RTO für Grubengas – Intelligentes Sicherheitskontrollsystem-2
RTO für Grubengas – Intelligentes Sicherheitskontrollsystem
C-Box-Übersichtsdiagramm zur Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI)
RTO für Grubengas - C-Box -1
C-Box-Produktserie – Parametertabelle
RTO für Grubengas - C-Box -2