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

KORTE INHOUD Korte voorstelling van de firma’s : DTA - DEWAELE TECHNICAL AGENCIES AIRPROTECH srl KORT Algemeen overzicht van rookgaszuiveringstechnieken met speciale aandacht voor solventen in rookgassen Implementatie van energierecuperatie gecombineerd met rookgaszuivering Toepassingen in de textielindustrie en de houtsector met enkele case studies

Dewaele Technical Agencies DEWAELE TEXTIELMACHINES 1981 DEWAELE TEXTIELMACHINES historie weverij ververij veredeling 2007

Airprotech s.r.l. Engineering en constructie van installaties voor het reinigen van vervuilde luchtstromen Airprotech AIRPROTECH ENGINEERING STEELMA LOPLAST AIRPROTECH + DTA * Onderzoek, ontwikkeling, engineering * Gespecialiseerde werkplaats metaal * Gespecialiseerde werkplaats kunststof * Montage,opstart, dienst na verkoop MAGENTA (MILAN, ITALY) http://www.airprotech.eu

Analyse productiecycli Installatie luchtzuivering Voorafgaande studie Chemische analyse van de procesgasssen Analyse productiecycli ANALYSE 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 Installatie luchtzuivering

Analyse van procesgassen Debiet: uitgedrukt in Nm3/u Temperatuur Relatieve vochtigheid Emissies: constant en/of discontinu in de tijd (één of meerdere emissie-punten) GEGEVENS LUCHTSTROOM ANALYSE Concentratie: uitgedrukt in g/Nm3 Vluchtige Organische Componenten (VOC) → gehalogeneerde / niet gehalogeneerde Anorganische vluchtige componenten Calorische waarde Stof Aerosolen Diffuse emissies VERVUILING

Analyse van productieproces identificatie van het productieproces voor het integreren van de reinigingsinstallatie in de productiecyclus ANALYSE 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

Verschillende technologieën ONTSTOFFING CHEMISCHE / FYSISCHE ABSORPTIE technologie COALISCENTIEFILTER / ESP ADSORPTIE actief kool NAVERBRANDING thermisch katalytisch ROTORCONCENTRATOR zeolieten CONDENSATIE - CRYOGENIE BIOFILTRATIE DeNOx

Droge ontstoffing: Stofafzuiging Cyclonen Mouwfilters ESP =Electro statische filter Zie verdere uitleg straks door de heer Kris Devidt van Typhoon ontstoffing

Natte ontstoffing: ventury scrubber en gaswasser met geperforeerde platen +Ideaal voor zeer fijn stof - Stof komt in water terecht = slib Gaswasser met geperforeerde platen : + zowel stof als andere componenten uitwassen en neutraliseren - Stof komt in water = slib - Niet zo efficiënt voor fijn stof

Zuiveren via chemische / fysische absorptie Gaswasser met pakking absorptie Gaswasser met geperforeerde platen

VOC verwijdering actief kool Verwijderen van VOC’s ACTIEF KOOL “verloren” Met regeneratie on-site: - inert gas (stikstof) - directe stoom - indirecte stoom Mogelijkheid tot recupereren van de geadsorbeerde solventen VOC verwijdering actief kool

VOC verwijdering actief kool + regeneratie Actief kool: regeneratie met stoom VOC verwijdering actief kool + regeneratie

VOC verwijdering actief kool + regeneratie Actief kool: regeneratie met inert gas VOC verwijdering actief kool + regeneratie

VOC verwijdering Naverbrander Verwijderen van VOC’s : Naverbranding KATALYTISCH THERMISCH VOC verwijdering Naverbrander OPGELET VOOR schadelijke substanties! Werkingstemperatuur: 200 ÷ 400 °C Oxidatie van alle organische substanties Werkingstemperatuur: 750 ÷ 1250 °C Recuperatieve naverbranding Warmte-overdracht via warmtewisselaar Rendement: 65% Regeneratieve naverbranding Warmte-overdracht via inert materiaal Rendement: >95%

Regeneratief thermische naverbrander: 3 kamer RTO

Gestructureerd: honingraat Ceramische bedden Gestructureerd: honingraat Meer specifieke oppervlakte Minder drukverlies Heel compacte (kleiner volume nodig) Beter bestand tegen vuilafzetting Energetisch rendement van 94 tot 99 % RTO Random: seddles Hogere turbulente werking Investeringskost is lager Energetisch rendement van 90 à 92 %

RTO: 2 kamer + compensatiekamer

RTO voor gehalogeneerde VOS: 3 kamer

RTO : INNOVATIE AIRPROTECH GI-TECH (direct gas injection) : 25 à 30% GASBESPARING RTO

Recuperatief thermische naverbrander recuperatievenaverbranding

Katalytische naverbranding Katalytische naverbrander Katalytische naverbranding

Rotorconcentrator ZEOLIETEN rotorconcentrator Ideaal voor middelgrote tot grote debieten Concentraties 100 tot 1000 mg/Nm³ Lage exploitatiekost

Rotorconcentrator met zeolieten : principe Rookgassen geconcentreerd naar naverbrander (autotherm) debiet: 8.000 Nm³/u conc.: 2 g/Nm³ Verwarming 180 °C à 200 °C voor desorptieproces Rotor- concentrator Rookgassen Debiet: 72.000 Nm³/u conc. < 20 mg/Nm³ Binnen de norm Uitstoot naar schouw Rookgassen debiet: 80.000 Nm³/u conc.: 200 mg/Nm³

Andere zuiverings technologie Zuiveren via andere methodes 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 CONDENSATIE CRIOGENIE Andere zuiverings technologie 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 BIOFILTRATIE Katalytische reductie van stikstof-oxides d.m.v. ammoniak. Selectieve Katalytische Reductie DeNOx / DeSOx

DeNOx-installatie DeNOx

Praktijk voorbeeld energierecup + zuivering Toepassingen in de praktijk Implementatie van energierecuperatie gecombineerd met rookgaszuivering Praktijk voorbeeld energierecup + zuivering 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 Uitgang naar schouw Praktijk voorbeeld energierecup + zuivering Ingang rookgassen Afvoer condensaat

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

Toepassingen in de praktijk CASE STUDIES IN TEXTIEL EN HOUTINDUSTRIE

Energierecuperatie op spanramen en drogers Gecombineerd met verwijderen van spinoliën Praktijk voorbeeld energierecup + zuivering

Energierecuperatie op spanramen en drogers Gecombineerd met verwijderen van spinoliën Praktijk voorbeeld energierecup + zuivering

CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS: Firma ISOLANTE K-FLEX Case study vlucanisatie -ovens 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 parafines) - Zuren (chloorzuren en fluorzuren) Ammoniak Zwavelcomponenten Organische solventen (C.O.T.) In de rookgassen zit een heel GROTE VERSCHEIDENHEID aan vervuilende componenten

CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS: Oorspronkelijke installatie voor rookgaszuivering Voorwassing, regeneratieve thermische naverbrander met 3 kamersysteem, nawassing Case study vlucanisatie -ovens

VOORGESTELDE ALTERNATIEF CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS VOORGESTELDE ALTERNATIEF TE VERWIJDEREN COMPONENTEN TYPOLOGIE VAN BEHANDELING Case study vlucanisatie -ovens STOF/ AEROSOLEN OLIËN (gechloreerde parafines VENTURY SCRUBBER EN SEPARATOR GASWASSER MET PLATEN EN WERKENDE MET EEN ZURE WASOPLOSSING AMMONIAK GASWASSER MET PLATEN EN WERKENDE MET EEN BASISCHE WASOPLOSSING ANORGANISCHE ZUREN ORGANISCHE SOLVENTEN (C.O.V.) ACTIEF KOOL FILTER

VOORGESTELDE ALTERNATIEF CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS VOORGESTELDE ALTERNATIEF Case study vlucanisatie -ovens

CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS VERGELIJKING van de WERKINGSKOSTEN Nieuwe installatie Q = 40.000 Nm3/h Bestaande installatie Q = 30.000 Nm3/h Case study vlucanisatie -ovens Totale jaarlijkse kost: € 302.000 Totale jaarlijkse kost: € 533.000 BESTAANDE INSTALLATIE: het gasverbruik maakt 43 % van de werkingskost uit. VENTURY SCRUBBER: geen enkel gasverbruik

VERGELIJKING van de WERKINGSKOSTEN CASE STUDY: VULKANISATIE OVENS VERGELIJKING van de WERKINGSKOSTEN Case study vlucanisatie -ovens Werkingskost van de installatie is meer dan gehalveerd GROTE ECONOMISCHE EN ENERGETISCHE BESPARING

Houtindustrie : Spuitcabine + oven : verwijderen solventen 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 productie 16 u/dag 5 dagen/week 45 werkweken/jaar opwarmtijd installatie minuten (1 maal per week) minuten (4 maal per week) Kost aan aardgas 0,21 Euro/Nm³ Kost electriciteit 0,09 RTO Rotorconcentrator + naverbrander AARDGAS opwarming 100 verbruik tijdens productie 40 13 Jaarlijkse gaskost 55.800 Euro 17.000 ELEKTRICITEIT tijdens opwarming 20 Kw 2 tijdens werking 58 jaarlijkse electriciteitskost 51.000 30.000 TOTALE WERKINGSKOST 106.800 €/jaar 47.000 INVESTERINGSKOST 350.000 400.000 Case studie : houtindustrie

Case studie : houtindustrie Houtindustrie : Spuitcabine + oven : verwijderen solventen 1° oplossing 2° oplossing Debiet 23.000 23.000 Nm3/u Conc. VOS 220 220 mg/Nm3 Case studie : houtindustrie REGENERATIEVE THERMISCHE NAVERBRANDER (RTO) ACTIEF KOOL 3° oplossing Debiet 23.000 Nm³/u Conc.VOS 220 mg/Nm³ ROTORCONCENTRATOR MET ZEOLIETEN + RTO

Case studie : houtindustrie Houtindustrie : Spuitcabine + oven : verwijderen solventen 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 productie 8 u/dag 5 dagen/week 44 werkweken/jaar opwarmtijd installatie 0,70 uren (1 maal per week op maandag) 0,50 uren (4 maal per week) Kost aan aardgas 0,35 Euro/Nm³ Kost electriciteit 0,13 RTO Rotorconcentrator + actief kool : € 1,5 /kg (nieuw) naverbrander AARDGAS actief kool : € 1 /kg (gereg.) opwarming 75 11.100 kf actief kool 4 verbruik tijdens productie 35 5 vernieuwingen per jaar 1 Jaarlijkse gaskost 23.331 Euro 67.600 700 ELEKTRICITEIT tijdens opwarming 15 Kw 22,3 kW 0,6 tijdens werking 24 jaarlijkse electriciteitskost 10.950 5100 TOTALE WERKINGSKOST 34.281 Euro/jaar 72.700 5800 INVESTERINGSKOST 240.000 € 75.000 € 250.000 Case studie : houtindustrie

Houtindustrie : Spuitcabine + oven : verwijderen solventen Case studie : houtindustrie

Selectie van de installatie Selectieparameters Selectie van de installatie Waarop de selectie van de installatie baseren?

Selectie van de installatie Regeneratieve 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) Selectie van de installatie Debieten >100.000 Nm³ (hoge investering) Concentraties <1 g/Nm³ (hoge werkingskost) Stof moet zeker vermeden worden

Selectie van de installatie Regeneratieve thermische naverbrander 2 kamer RTO + compensatie Concentraties: < 1,5 à 2 /Nm³ (ook afhankelijk uitgangsconcentratie) Geringe werkingskost 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 Selectie van de installatie

Selectie van de installatie Rotorconcentrator + naverbrander Betrouwbare technologie Ideaal voor grote debieten van 10.000 tot 250.000 m³/u Ideaal voor lagere concentraties: < 1,2 g/Nm³ Geringe werkingskost Lange levensduur zeolieten Door opconcentreren wordt naverbrander kleiner en werkt autotherm Energierecuperatie soms mogelijk Selectie van de installatie 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

Selectie van de installatie Recuperatieve 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 Selectie van de installatie 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)

Selectie van de installatie Katalytische 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) Selectie van de installatie 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

Selectie van de installatie Actief 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) Selectie van de installatie 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.

Selectie van de installatie Biofilter Debieten: 1000 tot 200.000 Nm³/u Investering lager dan RTO Bij zeer lage concentraties (< 50 mg/Nm³) Relatief eenvoudige installatie Geschikt voor geurproblematiek Selectie van de installatie 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)

Selectie van de installatie Cryogenie Selectie van de installatie 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 weerziens ! www.dta-industrial.be