Intro Nageschakelde technieken om emissieconcentraties in rookgassen te reduceren 17 november 2011 Ing. Geert De Smeyter

introintro

Nageschakelde technieken om emissieconcentraties in

rookgassen te reduceren17 november 2011

Ing. Geert De Smeyter

Algemeen overzicht van rookgaszuiveringstechnieken met speciale aandacht voor solventen in rookgassen

KORTKORT

KORTE INHOUDKORTE INHOUD

Implementatie van energierecuperatie gecombineerd met rookgaszuivering

Toepassingen in de textielindustrie en de houtsector met enkele case studies

Korte voorstelling van de firma’s :

DTA - DEWAELE TECHNICAL AGENCIES

AIRPROTECH srl

historiehistorie weverij ververij veredeling

DEWAELE TEXTIELMACHINESDEWAELE TEXTIELMACHINES

19811981

20072007

Dewaele Technical AgenciesDewaele Technical Agencies

* Onderzoek, ontwikkeling, engineering

* Gespecialiseerde werkplaats metaal

* Gespecialiseerde werkplaats kunststof

* Montage,opstart, dienst na verkoop

Engineering en constructie van installaties voor het reinigen van vervuilde luchtstromen

Airprotech s.r.l.Airprotech s.r.l.

Airprotech Airprotech

MAGENTA (MILAN, ITALY)

http://www.airprotech.eu

• AIRPROTECH ENGINEERING

• STEELMA

• LOPLAST

• AIRPROTECH + DTA

Chemische analyse van de procesgasssen

Technologische analyse van het bedrijf:

organisatie, onderhoud

• Performantie-technologie-vooruitstrevend (BBT)• Investeringskost – werkingskost • Levensduur van de installatie• Integratie met productiecyclus• Voldoen aan alle risico-analyses

Analyse productiecycli

Installatieluchtzuivering

ANALYSEANALYSE

Voorafgaande studieVoorafgaande studie

ANALYSEANALYSE

Analyse van procesgassenAnalyse van procesgassen

GEGEVENS LUCHTSTROOM

• Debiet: uitgedrukt in Nm3/u

• Temperatuur

• Relatieve vochtigheid

• Emissies: constant en/of discontinu in de tijd (één of meerdere emissie-punten)

VERVUILING

• Concentratie: uitgedrukt in g/Nm3

• Vluchtige Organische Componenten (VOC) → gehalogeneerde / niet gehalogeneerde

• Anorganische vluchtige componenten

• Calorische waarde

• Stof

• Aerosolen

• Diffuse emissies

ANALYSEANALYSE

Analyse van productieprocesAnalyse van productieproces

PROCES identificatie van het productieproces voor het integreren

van de reinigingsinstallatie in de productiecyclus

• Beschikbare energie: elektrische energie, perslucht, gas

• Mogelijkheid om bepaalde uitgestoten substanties te recupereren.

• Mogelijkheid om energie aan te maken:

- warme lucht - warm water

- stoom - thermische olie

technologietechnologie

Verschillende technologieën Verschillende technologieën

• NAVERBRANDINGNAVERBRANDING thermisch

• ADSORPTIEADSORPTIE actief kool

• CHEMISCHE / FYSISCHE ABSORPTIECHEMISCHE / FYSISCHE ABSORPTIE

katalytisch

zeolieten

• CONDENSATIE - CRYOGENIECONDENSATIE - CRYOGENIE

• BIOFILTRATIEBIOFILTRATIE

• DeNOxDeNOx

• ONTSTOFFINGONTSTOFFING

• ROTORCONCENTRATORROTORCONCENTRATOR

• COALISCENTIEFILTER / ESPCOALISCENTIEFILTER / ESP

ontstoffingontstoffing

Droge ontstoffing: Droge ontstoffing:

StofafzuigingCyclonen

MouwfiltersESP =Electro statische filter

Zie verdere uitleg straks door de heer Kris Devidt van Typhoon

ontstoffingontstoffing

Natte ontstoffing: ventury scrubber en Natte ontstoffing: ventury scrubber en gaswasser met geperforeerde platengaswasser met geperforeerde platen

Venturyscrubber :Venturyscrubber :++Ideaal voor zeer fijn stofIdeaal voor zeer fijn stof- Stof komt in water terecht = slib- Stof komt in water terecht = slib

Gaswasser met geperforeerde platen :Gaswasser met geperforeerde platen :+ zowel stof als andere componenten + zowel stof als andere componenten uitwassen en neutraliserenuitwassen en neutraliseren- Stof komt in water = slib- Stof komt in water = slib- Niet zo efficiënt voor fijn stof- Niet zo efficiënt voor fijn stof

absorptieabsorptie

Zuiveren via chemische / fysische absorptieZuiveren via chemische / fysische absorptie

Gaswasser met pakking

Gaswasser met geperforeerde

platen

VOC VOC verwijderingverwijderingactief koolactief kool

Verwijderen van VOC’sVerwijderen van VOC’s

• Mogelijkheid tot recupereren van de geadsorbeerde solventen

ACTIEF KOOLACTIEF KOOL•“verloren”

• Met regeneratie on-site: - inert gas (stikstof) - directe stoom - indirecte stoom

VOC VOC verwijderingverwijderingactief kool + actief kool + regeneratieregeneratie

Actief kool: regeneratie met stoomActief kool: regeneratie met stoom

VOC VOC verwijderingverwijderingactief kool + actief kool + regeneratieregeneratie

Actief kool: regeneratie met inert gasActief kool: regeneratie met inert gas

VOC VOC verwijderingverwijderingNaverbranderNaverbrander

Verwijderen van VOC’s : Verwijderen van VOC’s : NaverbrandingNaverbranding

• Oxidatie van alle organische substanties• Werkingstemperatuur: 750 ÷ 1250 °C

• Warmte-overdracht via warmtewisselaar• Rendement: 65%

Recuperatieve naverbranding

Regeneratieve naverbranding

• Warmte-overdracht via inert materiaal• Rendement: >95%

KATALYTISCH

• OPGELET VOOR schadelijke substanties!

• Werkingstemperatuur: 200 ÷ 400 °C

THERMISCH

RTORTO

Regeneratief thermische naverbrander: 3 kamerRegeneratief thermische naverbrander: 3 kamer

RTORTO

Ceramische beddenCeramische bedden

Gestructureerd: honingraatMeer specifieke oppervlakteMinder drukverlies Heel compacte (kleiner volume nodig)Beter bestand tegen vuilafzettingEnergetisch rendement van 94 tot 99 %

Random: seddlesHogere turbulente werkingInvesteringskost is lagerEnergetisch rendement van 90 à 92 %

RTORTO

RTO: 2 kamer + compensatiekamerRTO: 2 kamer + compensatiekamer

RTORTO

RTO voor gehalogeneerde VOS: 3 kamerRTO voor gehalogeneerde VOS: 3 kamer

RTORTO

RTO : INNOVATIE AIRPROTECHRTO : INNOVATIE AIRPROTECH

GI-TECH (direct gas injection) :GI-TECH (direct gas injection) :25 à 30% GASBESPARING25 à 30% GASBESPARING

Recuperatief thermische naverbranderRecuperatief thermische naverbrander

recuperatieverecuperatievenaverbrandinnaverbrandingg

Katalytische Katalytische naverbrandingnaverbranding

Katalytische naverbranderKatalytische naverbrander

Rotor –Rotor –concentratorconcentrator

RotorconcentratorRotorconcentrator

ZEOLIETENZEOLIETENrotorconcentrator

• Ideaal voor middelgrote tot grote debieten

• Concentraties 100 tot 1000 mg/Nm³

• Lage exploitatiekost

Rotor-Rotor-concentratorconcentrator

Rotorconcentrator met zeolieten : Rotorconcentrator met zeolieten : principeprincipe

Rookgassen geconcentreerdnaar naverbrander (autotherm)

debiet: 8.000 Nm³/uconc.: 2 g/Nm³

Verwarming 180 °C à 200 °Cvoor desorptieproces

Rookgassen

debiet: 80.000 Nm³/uconc.: 200 mg/Nm³

Rookgassen

Debiet: 72.000 Nm³/uconc. < 20 mg/Nm³Binnen de norm Uitstoot naar schouw

Andere Andere zuiveringszuiveringstechnologietechnologie

Zuiveren via andere methodesZuiveren via andere methodes

CONDENSATIE CONDENSATIE CRIOGENIECRIOGENIE

BIOFILTRATIEBIOFILTRATIE

DeNOx / DeSOxDeNOx / DeSOx• Katalytische reductie van

stikstof-oxides d.m.v. ammoniak.• Selectieve Katalytische Reductie

• Debieten tot 2.000 Nm³/u• Voor hoge concentraties: > 10 g/Nm³• Redelijk constante flow is noodzaak• Nood aan koelmedium (vloeibare

stikstof) of veel elektrische energie• Proces is iets ingewikkelder en moet

goed onder controle gehouden worden

• Micro-organismes / biodegradatie• Enkel voor lage concentraties:

enkele mg/Nm3

• Redelijk constante flow is noodzaak• Constante concentratie en

samenstelling van componenten• Opletten voor giftige stoffen• Stilstand van systeem vermijden

DeNOxDeNOx

DeNOx-installatieDeNOx-installatie

PraktijkPraktijkvoorbeeldvoorbeeldenergierecup energierecup + zuivering+ zuivering

Toepassingen in de praktijkToepassingen in de praktijk

Implementatie van energierecuperatie gecombineerd met rookgaszuivering

Energierecuperatie op spanramen en drogers

Gecombineerd met verwijderen van spinoliën uit de lucht

Mogelijkheden :

Installatie met warmtewisselaar en elektrofilter

Installatie met warmtewisselaar en coaliscentiefilter

Energierecuperatie op spanramen en drogers :

Combinatie van warmtewisselaars voor energierecuperatie en elektrofilter voor verwijderen van spinoliën

Ingang rookgassenIngang rookgassen

Uitgang naar schouwUitgang naar schouw

Afvoer Afvoer condensaatcondensaat


Coaliscen-Coaliscen-tiefiltertiefilter

Coaliscentiefilter Coaliscentiefilter Coaliscentiefilter bruikbaar voor verwijderen plasticizers en oliën bij rookgassen afkomstig van coating of thermofixatieprocessen

CASE CASE STUDIESSTUDIES

Toepassingen in de praktijkToepassingen in de praktijk

CASE STUDIES IN TEXTIEL EN

HOUTINDUSTRIE


Gecombineerd met verwijderen van spinoliën



Gecombineerd met verwijderen van spinoliën

Gemiddelde temperatuur aan ingang (°C) 150

Gemiddelde temperatuur aan uitgang (°C) 35

Productie uren per jaar (2 ploegen) 3600

Koud water debiet BT (m³/u) 6,75

Watertemperatuur aan ingang (°C) 15

Watertemperatuur aan uitgang BT (°C) 35

Lauw water debiet (AT) (m³/u) 20

Lauw water temperatuur (°C) 40

Heet water uitgangstemperatuur (°C) 85

Gerecupereerde energie per jaar (Mcal) 3240000


CASE STUDY:CASE STUDY:VULKANISATIE OVENS:VULKANISATIE OVENS: Firma ISOLANTE K-FLEXFirma ISOLANTE K-FLEX

Behandelen van de rookgassen afkomstig van vulcanisatieoven en expansieovens van rubbers voor het produceren van

thermische isolatie panelen. (Werkuren per dag : 24/24 – werkdagen per week: 5/7)

- Stof en aerosolen (oliën en gechloreerde Stof en aerosolen (oliën en gechloreerde parafines)parafines)

- Zuren (chloorzuren en fluorzuren)- Zuren (chloorzuren en fluorzuren)- AmmoniakAmmoniak- ZwavelcomponentenZwavelcomponenten- Organische solventen (C.O.T.)Organische solventen (C.O.T.)

In de rookgassen zit In de rookgassen zit een heel GROTE een heel GROTE

VERSCHEIDENHEID VERSCHEIDENHEID aan vervuilende aan vervuilende componenten componenten

Case study Case study vlucanisatie -vlucanisatie -ovensovens

CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS: CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS: Oorspronkelijke installatie voor Oorspronkelijke installatie voor rookgaszuivering rookgaszuivering

Voorwassing, regeneratieve thermische Voorwassing, regeneratieve thermische naverbrander met 3 kamersysteem, nawassingnaverbrander met 3 kamersysteem, nawassing


VOORGESTELDE ALTERNATIEFVOORGESTELDE ALTERNATIEF

STOF/ AEROSOLEN OLIËN STOF/ AEROSOLEN OLIËN (gechloreerde parafines(gechloreerde parafines

VENTURY SCRUBBER EN VENTURY SCRUBBER EN SEPARATORSEPARATOR

TE VERWIJDEREN TE VERWIJDEREN COMPONENTENCOMPONENTEN

TYPOLOGIE VAN TYPOLOGIE VAN BEHANDELINGBEHANDELING

GASWASSER MET PLATEN EN GASWASSER MET PLATEN EN WERKENDE MET EEN ZURE WERKENDE MET EEN ZURE

WASOPLOSSINGWASOPLOSSINGAMMONIAKAMMONIAK

GASWASSER MET PLATEN EN GASWASSER MET PLATEN EN WERKENDE MET EEN WERKENDE MET EEN

BASISCHE WASOPLOSSINGBASISCHE WASOPLOSSING ANORGANISCHE ZURENANORGANISCHE ZUREN

ORGANISCHE SOLVENTEN ORGANISCHE SOLVENTEN (C.O.V.)(C.O.V.) ACTIEF KOOL FILTERACTIEF KOOL FILTER

CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS


VOORGESTELDE ALTERNATIEFVOORGESTELDE ALTERNATIEFCASE STUDY: VULKANISATIE OVENS CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS


BESTAANDE INSTALLATIE: het gasverbruik maakt 43 % van BESTAANDE INSTALLATIE: het gasverbruik maakt 43 % van de werkingskost uit.de werkingskost uit.VENTURY SCRUBBER: geen enkel gasverbruikVENTURY SCRUBBER: geen enkel gasverbruik

VERGELIJKING van de WERKINGSKOSTENVERGELIJKING van de WERKINGSKOSTEN

Totale jaarlijkse kost: € 302.000Totale jaarlijkse kost: € 302.000 Totale jaarlijkse kost: € 533.000Totale jaarlijkse kost: € 533.000

Nieuwe installatieNieuwe installatieQ = 40.000 NmQ = 40.000 Nm33/h/h

Bestaande installatieBestaande installatieQ = 30.000 NmQ = 30.000 Nm33/h/h



VERGELIJKING van de WERKINGSKOSTENVERGELIJKING van de WERKINGSKOSTEN


Werkingskost van de installatie is meer dan gehalveerdWerkingskost van de installatie is meer dan gehalveerdGROTE ECONOMISCHE EN ENERGETISCHE BESPARING GROTE ECONOMISCHE EN ENERGETISCHE BESPARING


Houtindustrie : Spuitcabine + oven : verwijderen solventenHoutindustrie : Spuitcabine + oven : verwijderen solventen

Case studie : Case studie : houtindustriehoutindustrie

VERGELIJKING : NAVERBRANDER VERSUS ROTORCONCENTRATOR + NAVERBRANDER

debiet : 40.000 Nm³/u

concentratie VOS : 500 mg/Nm³

niet gehalogneerde VOS

Temperatuur : 30 °C

Relatieve vochtigheid 50 %

norm na installatie TOC <20 mg/Nm³

productie 16 u/dag

5 dagen/week

45 werkweken/jaar

opwarmtijd installatie 45 minuten (1 maal per week)

opwarmtijd installatie 30 minuten (4 maal per week)

Kost aan aardgas 0,21 Euro/Nm³

Kost electriciteit 0,09 Euro/Nm³

RTO Rotorconcentrator +

naverbrander

AARDGAS

opwarming 100 Nm³/u 16 Nm³/u

verbruik tijdens productie 40 Nm³/u 13 Nm³/u

Jaarlijkse gaskost 55.800 Euro 17.000 Euro

ELEKTRICITEIT

tijdens opwarming 20 Kw 2 Kw

tijdens werking 100 Kw 58 Kw

jaarlijkse electriciteitskost 51.000 Euro 30.000 Euro

TOTALE WERKINGSKOST 106.800 €/jaar 47.000 €/jaar

INVESTERINGSKOST 350.000 400.000



1° oplossing 2° oplossingDebiet 23.000 23.000 Nm3/uConc. VOS 220 220 mg/Nm3

REGENERATIEVE THERMISCHE

NAVERBRANDER (RTO)

ROTORCONCENTRATOR MET ZEOLIETEN + RTO

3° oplossingDebiet 23.000 Nm³/u Conc.VOS 220 mg/Nm³

ACTIEF KOOL



VERGELIJKING : NAVERBRANDER

ACTIEF KOOL

ROTORCONCENTRATOR + NAVERBRANDER

debiet : 23.000 Nm³/u

concentratie VOS : 220 mg/Nm³

niet gehalogneerde VOS

Temperatuur : 25 °C

Relatieve vochtigheid 50 %

norm na installatie TOC <20 mg/Nm³

productie 8 u/dag

5 dagen/week

44 werkweken/jaar

opwarmtijd installatie 0,70 uren (1 maal per week op maandag)

opwarmtijd installatie 0,50 uren (4 maal per week)

Kost aan aardgas 0,35 Euro/Nm³

Kost electriciteit 0,13 Euro/Nm³

RTO ACTIEF KOOLRotorconcent

rator +

actief kool : € 1,5 /kg (nieuw) naverbrander

AARDGAS actief kool : € 1 /kg (gereg.)

opwarming 75 Nm³/u 11.100 kf actief kool 4 Nm³/u

verbruik tijdens productie 35 Nm³/u 5 vernieuwingen per jaar 1 Nm³/u

Jaarlijkse gaskost 23.331 Euro 67.600 700 Euro

ELEKTRICITEIT

tijdens opwarming 15 Kw 22,3 kW 0,6 Kw

tijdens werking 50 Kw 24 Kw

jaarlijkse electriciteitskost 10.950 Euro 5100 Euro 5100 Euro

TOTALE WERKINGSKOST 34.281 Euro/jaar 72.700 Euro/jaar 5800 Euro/jaar

INVESTERINGSKOST 240.000 € 75.000 € 250.000



Selectie Selectie van de van de installatieinstallatie

SelectieparametersSelectieparameters

Waarop de selectie van de Waarop de selectie van de installatie baseren?installatie baseren?


Regeneratieve thermische naverbranderRegeneratieve thermische naverbrander

• Technologie gekend

• Debieten: 1.000 tot 150.000 Nm³/u

• Conc.: 1g – 10 g/Nm³

• Geringe werkingskost

• Energierecuperatie mogelijk

• Debietwijzigingen van 25% tot 100%

• Concentratiewijziging mogelijk

• Hoge concentraties: inspuiten in verbrandingskamer (beperkt) mogelijk

• Gehalogeneerde VOS (debieten tot 20.000 Nm³/u)

• Debieten >100.000 Nm³ (hoge investering)

• Concentraties <1 g/Nm³ (hoge werkingskost)

• Stof moet zeker vermeden worden


Regeneratieve thermische naverbranderRegeneratieve thermische naverbrander

2 kamer RTO + compensatie

• Concentraties: < 1,5 à 2 /Nm³(ook afhankelijk uitgangsconcentratie)


• Kleinere investering

• Concentratiewijziging minder gemakkelijk op te vangen, opgelet voor pieken

• Interessant bij werken in 1 ploeg (minder opwarmingskost)

3 kamer RTO

• Concentraties: > 2 g/Nm³

• Piekconcentraties gemakkelijker op te vangen

• Hot-bypass bij hoge pieken met mogelijkheid tot grote energierecuperatie.

• Grotere investering

• Iets hogere kost bij opstart want grotere massa op temperatuur brengen


Rotorconcentrator + naverbranderRotorconcentrator + naverbrander

• Betrouwbare technologie

• Ideaal voor grote debieten van 10.000 tot 250.000 m³/u

• Ideaal voor lagere concentraties: < 1,2 g/Nm³


• Lange levensduur zeolieten

• Door opconcentreren wordt naverbrander kleiner en werkt autotherm

• Energierecuperatie soms mogelijk

• Bij debieten <10.000 Nm³ is voordeel minder groot. (Investering / werkingskost)

• Stof moet zeker vermeden worden

• Iets moeilijker te regelen bij sterk schommelende debieten en concentraties


Recuperatieve thermische naverbranderRecuperatieve thermische naverbrander

• Debieten tot 50.000 Nm³/u

• Hogere concentraties > 6 g/Nm³

• Ideaal voor aanmaak van stoom of opwarmen thermische olie aan uitgang

• Heel eenvoudige installatie

• Gemakkelijk te bedienen

• Weinig onderhoud nodig

• Bij debieten > 50.000 Nm³/u omwille van investering en vooral werkingskost

• Bij te lage concentraties → te hoge werkingskost

• Opletten voor afzetting van vervuiling op warmtewisselaar (opletten voor anorganisch materiaal)


Katalytische naverbranderKatalytische naverbrander

• Debieten: 1. 000 tot 40.000 Nm³/u

• Concentraties: 1 tot 8 g/Nm³

• Lagere werkingstemperatuur

• Minder energie nodig bij opstart door lagere temperatuur

• Flexibel bij debietschommeling

• Mogelijks energierecuperatie aan uitgang

• Geen enkel probleem met CO en NOx uitstoot (temperatuur blijft laag)

• Bij debieten > 40.000 Nm³/u omwille van investering

• Bij lagere concentraties (<1/Nm³): hoge werkingskost

• Opletten voor afzetting van vervuiling op katalysator

• Stof zeker vermijden

• Opletten voor componenten giftig voor katalysator

• Katalysator vervangen = hoge kost


Actief koolActief kool

• Debieten: 200 tot 100.000 Nm³/u

• Geringe investering

• Bij lage concentraties: geringe werkingskost (< 150 mg/Nm³)

• Heel eenvoudige installatie

• Bruikbaar voor veel verschillende componenten

• Specifieke werking met aangepast actief kool

• Recupereren solventen bij regeneratie on-site (bij mono-solventen)

• Hoog debiet, hoge concentraties = hoge werkingskost

• Te veel vocht in lucht vermijden

• Stof zeker vermijden

• Niet bruikbaar voor bepaalde solventen (zelfontbranding bij bv. aceton)

• Regeneratie on-site is hoge investering

• Temperatuur moet <50°C zijn.


BiofilterBiofilter

• Debieten: 1000 tot 200.000 Nm³/u

• Investering lager dan RTO

• Bij zeer lage concentraties (< 50 mg/Nm³)

• Relatief eenvoudige installatie

• Geschikt voor geurproblematiek

• Bij hoge concentraties onvoldoende efficiënt

• Concentratie moet redelijk constant zijn zowel in hoeveelheid en zeker in samenstelling

• Discontinue processen (bv 2 à 3 dagen stil) zeker niet ideaal

• Niet bruikbaar voor alle componenten(doden van de micro-organismen)

• Proces moet heel goed onder controle gehouden worden(temperatuur, vochtigheid)


CryogenieCryogenie

• Debieten tot 2.000 Nm³/u

• Bij zeer hoge concentraties ( >10 g/Nm³)

• Beperking in debiet, anders heel hoge investering

• Concentratie moet best redelijk constant zijn.

• Nood aan koelmedium (vloeibare stikstof) of redelijk veel elektrische energie

• Proces is iets ingewikkelder en moet goed onder controle gehouden worden

Tot Tot weerziens !weerziens !

www.dta-industrial.bewww.dta-industrial.be

Documents

Intro Nageschakelde technieken om emissieconcentraties in rookgassen te reduceren 17 november 2011 Ing. Geert De Smeyter