Thermische Naverbrander/Incinerator/Thermische oxidatie

Natuurlijk vervangingsmoment

Nee

Toepasbaarheid

Deze techniek wordt breed toegepast voor verwijdering van geur of vluchtige koolwaterstoffen bij nagenoeg alle typen sectoren. Thermische naverbranding is vanwege het mogelijk hoge brandstofverbruik vooral geschikt voor toepassingen met een gemiddelde tot hoge concentratie VOS in het afgas.

componenten

Verwijderde componenten

Verwijderings-efficiëntie1, %

Restemissie,

mg/m03

Validatiekengetal

Geur

VOS, PM10, CO,

gehalogeneerde organische verbindingen2

98 – 99,9

98 – 99,9

-

< 1 – 20

1

3

1 Afhankelijk van de specifieke configuratie en bedrijfscondities. Waarden zijn in principe gebaseerd op halfuursgemiddelde waarden.
2 Bij het verbranden van gehalogeneerde verbindingen kunnen er zeer schadelijke dioxines, en verbindingen hiervan, worden gevormd.

randvoorwaarden

Normaal

Recuperatief

Regeneratief

Debiet, m03/uur

900 – 86.000

90 – 86.000

900 – 86.000

Temperatuur, °C

750 – 1.200 (afhankelijk van type vervuiling)

Druk

atmosferisch

Drukval, mbar

10 - 50

Vochtgehalte

-

Stof, mg/m03

< 3

Ingaande concentratie VOS

< 25% van de onderste explosiegrens gas (LEL)1

Verblijftijd

0,5 – 2 seconde (afhankelijk van temperatuur)

1 Voor de veiligheid dient de VOS-concentratie van het afgas onder 25% van de onderste explosiegrens (LEL) te worden gehouden.

Beschrijving

Afgassen worden door middel van verbranding op een hoge temperatuur gebracht. Deze temperatuur varieert bij thermische naverbranding tussen 750 en 1.200 °C. Wanneer het afgas voldoende lang op deze hoge temperatuur wordt gehouden oxideren de verontreinigingen (VOS, geur) tot stoffen als CO2, H2O, NOx, SOx.

Principeschema

Thermische oxidatie

Financiële aspecten

Normaal

Recuperatief

Regeneratief

Investeringen, EUR/1.000 m03/uur

10.000 – 40.000

10.000 – 50.000

20.000 – 40.000

Operationele kosten, EUR per jaar/ 1.000 m03/uur

< 1.000

3.000 – 14.000

1.000

Personeel, dagen per jaar

2

5

2

Hulp en reststoffen, EUR per jaar/1.000 m03/uur

24.000 - 45.000

kan nodig zijn voor steunbrandstof 1

-

-

Energieverbruik,
kWh/1000 m03/uur

3 – 8

-

1,5 – 2,25

Elektriciteitskosten,
EUR/1.000 m03/uur

Afhankelijk van EUR/kWh

Kostenbepalende parameters

Debiet, energie-inhoud afgassen, vereiste verwijderingsefficiency, type katalysator, meet- en regelapparatuur

Baten

Geen

1 Er is steunbrandstof nodig om de verbranding in stand te houden. Het energieverbruik is afhankelijk van het VOS-gehalte van de afgassen. Bij de oxidatie van de organische componenten in de afgassen komt immers warmte vrij. Als de concentratie aan VOS groot genoeg is, volstaat de vrijgestelde warmte om het proces op temperatuur te houden.

Uitgebreide beschrijving

Varianten

De belangrijkste varianten zijn de:

  • Recuperatieve naverbrander

Recuperatievethermischeoxidatie

De recuperatieve naverbrander is nagenoeg identiek aan de thermische naverbrander echter is er een warmtewisselaar aanwezig. Met behulp van de warmtewisselaar wordt de te reinigen lucht voorverwarmd met de verbrandingsgassen waardoor tot 80% van de vrijkomende warmte kan worden benut.

  • Regeneratieve naverbrander
  • Regeneratievethermischeoxidatie

Een regeneratieve naverbrander gebruikt twee of meer keramische bedden. Het principe is dat de warmte van het gereinigde gas wordt opgeslagen in het bed en nadien wordt afgegeven aan het te reinigen gas. Het thermisch rendement kan oplopen tot 97%. In de verbrandingsruimte wordt het gas verder verhit, zodat thermische oxidatie optreedt. Het hete gas dat de verbrandingsruimte verlaat, verwarmt het tweede keramische bed. Het afgekoelde gas kan hierna worden afgevoerd. Als het tweede bed voldoende is verhit, wordt de gasstroom omgekeerd, waardoor het tweede bed zorgt voor de opwarming van de te zuiveren gassen en het eerste voor de afkoeling van de gereinigde gassen. Bij het omschakelen kan een piekemissie optreden.

Regeneratieve en recuperatieve naverbranding zijn in principe kosteneffectiever dan een “gewone” thermische naverbrander vanwege de verminderde brandstofkosten.

Installatie: ontwerp en onderhoud

Branders moeten regelmatig worden geïnspecteerd, en als het nodig is worden gereinigd ten gunste van de goede werking en efficiency. Als overmatige afzetting plaatsvindt, moeten er preventieve maatregelen worden getroffen door bijvoorbeeld het afgas te reinigen voor het de brander ingaat.

Uit ervaring met recuperatieve naverbranders is gebleken dat aan de warme zijde van de warmtewisselaar lasnaden kunnen falen, waardoor de onderhoudskosten kunnen oplopen. Er zijn bedrijven bekend die om deze redenen zijn overgestapt naar een regeneratieve naverbrander.

Monitoring

De efficiency van het systeem kan worden bepaald door het monitoren van de concentraties voor en na de thermische naverbrander. Vluchtige organische stoffen (VOS) kunnen worden gemeten als totaal koolstof door een vlam-ionisatie detector. Een kwalitatieve emissieanalyse kan worden gemaakt door het analyseren van afgasmonsters met GC/MS.

Voor- en nadelen milieu

Bij de inzet van steunbrandstof komt meer CO2 vrij dan in de ongereinigde situatie. Naast CO2 kunnen ook geringe hoeveelheden CO en NOX worden gevormd. Vorming van grote hoeveelheden CO en NOX kan vermeden worden door een goede procescontrole en branderinstellingen.

Specifieke voordelen

  • Bewezen technologie, veel toegepast
  • Hoge efficiëntie haalbaar tot een rendement van > 99,9%
  • Goede werking bij hoge VOS-concentraties
  • Benutting van de energie-inhoud van de afgassen

Specifieke nadelen

  • Hoge variabele kosten voor brandstof bij lage VOS-concentraties
  • Niet erg geschikt voor sterk variabele debieten
  • Vorming van corrosieve zure gassen bij verbranding van halogeen- en zwavelhoudende componenten
  • Niet kosteneffectief bij lage concentraties en hoge debieten, brandstof nodig voor opstarten

Hulpstoffen

Indien van toepassing steunbrandstof (bijvoorbeeld aardgas).

Cross Media Effects

-

Informatiebron

  1. Beschrijving van luchtemissiebeperkende technieken, L26 InfoMil/Tauw, maart 2000
  2. Gids luchtzuiveringstechnieken, VITO 2004/IMS/R/066
  3. IPPC BREF, Waste water and Waste Gas treatments, 2003
  4. US EPA, Air Polution Control Technology Factsheet Thermal Incinerator, EPA-452/F-03-022