Regenerative Abluftreinigung

Seit mehr als 25 Jahren stellt die UWV Pflock & Meckeler GmbH thermische Abgasreinigungssysteme her. Jetzt hat man eine neue Generation von regenerativen Verbrennungsanlagen mit weniger Energieverbrauch und weniger Emissionen erfolgreich im Markt positioniert. „25 Jahre haben wir die klassische thermische Abluftreinigung perfektioniert und sind dabei bis an die technischen Grenzen vorgestoßen“, so Dipl.-Ing. Klaus Dieter Pflock, Geschäftsführer bei Pflock & Meckeler. Die Technik der regenerativen Anlagen musste dabei allerdings erst einen hohen ausgereiften Standard erreichen, um wirklich konkurrenzfähig zu werden. Ursprünglich war die Anwendung einer regenerativen Verbrennungsanlage auf niedrige und mittlere Lösemittelkonzentrationen beschränkt. Aufkonzentrationseinrichtungen und Konzentrationsregelungen an vielen Produktionsanlagen sorgten allerdings für grundlegende Veränderungen. Heute werden bei Anlagen mit entsprechender Ausstattung mühelos 25% UEG erreicht. Da aber immer auch noch niedrige Konzentrationen im Abgas auftreten können, fordert dies von der Verbrennungsanlage eine sehr hohe Anpassungsfähigkeit bezüglich der Lösemittelbeladung im Prozess. Hier sind die neuen regenerativen Verbrennungsanlagen der klassischen TVA überlegen. „Auch wenn es sich in beiden Fällen um Oxidationsanlagen handelt, funktionieren unsere regenerativen Verbrennungsanlagen RVA grundlegend anders als klassische thermische Nachverbrennungen“, sagt Prokurist Dipl.-Ing. Christoph Osten.

Herkömmliche thermische Anlagen haben zur Verringerung des Brennstoffverbrauchs einen integrierten Rohrbündelwärmetauscher. Das Prozessabgas wird hier durch die heißen gereinigten Abgase vorgewärmt. Bei solchen rekuperativen Wärmetauschern ist der Wirkungsgrad konstruktiv auf maximal ca. 76% beschränkt, so dass der Verbrauch an Zusatzbrennstoff durch die klassische TVA immer noch erheblich ist, insbesondere bei geringen und mittleren Konzentrationen. Die regenerativen Verbrennungsanlagen (RVA) verzichten vollständig auf Rohrbündelwärmetauscher. Die Vorheizung des Prozessabgases wird hier durch wechselseitig durchströmte Wärmetauscherbetten erzeugt. In den Betten befinden sich keramische Wärmespeichermaterialien, die in einem Strömungszyklus das Prozessabgas erwärmen und in einem anderen Strömungszyklus von den heißen gereinigten Abgasen selber wieder aufgeheizt werden. Auf diese Weise sind höchste Wärmetauscherwirkungsgrade von bis über 96% möglich. Das Prozessabgas wird dabei ohne Brenner bereits auf Verbrennungstemperatur vorgeheizt. Schon bei Schadstoffkonzentrationen von weniger als 2 g/Nm³ ist keine Zusatzenergie mehr nötig, um diesen Verbrennungsprozess aufrecht zu halten. Die Anlage verbrennt dann autotherm, d. h. der Brenner schaltet aus. Somit verbraucht die RVA kein Gas. Auch im Stand-By-Betrieb ist der Brennstoffverbrauch bedeutend geringer als bei der klassischen TVA. Dies führt zu erheblich reduzierten Betriebskosten.

Ein wesentlicher Vorteil der regenerativen Technik ist, dass die heißen Teile der Anlagen weitgehend aus keramischen Stoffen bestehen. Während bei thermischen Anlagen aufgrund der Zeitstandfestigkeit der Stähle bei angemessener Standzeit der Anlage die Brennkammer auf ca. 800 °C beschränkt bleiben muss, können in regenerativen Anlagen erforderlichenfalls deutlich höhere Temperaturen gefahren werden. Zusammen mit den Bypasstechniken, die inzwischen auch an regenerativen Anlagen möglich sind, erreicht die moderne RVA so die notwendige Flexibilität für variable Eintrittsverhältnisse.

Die neuen regenerativen Verbrennungsanlagen von Pflock & Meckeler haben mit den regenerativen Anlagen von vor zehn Jahren nur noch das Prinzip gemein. Bestanden die ersten Anlagen noch aus einzelnen großen runden Behältern mit schweren Füllkörperschüttungen, präsentiert man nun kleine Kompaktanlagen, deren Wärmetauscherbetten aus keramischen Packungen aufgebaut sind. Aus wirtschaftlicher Sicht sind diese kompakten regenerativen Anlagen je nach Einsatzbedingungen schon bei Abluftvolumenströmen von weniger als 6000 Nm³/h gegenüber der klassischen TVA im Vorteil.

Die heute üblichen Dreibettsysteme erreichen höchste Reinheitssgrade in der Abluft. Umschaltpeaks werden durch eine effektive Spülung des dritten Bettes verhindert. So erfüllen die Anlagen nicht nur deutlich die gesetzlichen Anforderungen bezüglich VOC. „Unsere Anlagen hatten schon immer eine relativ geringe Restemission an CO und NOx“, sagt Dipl.-Ing. Pflock, „aber mit den neuen regenativen Systemen können wir diese Emissionen noch einmal halbieren.“ Auch die CO2-Emission wird infolge des geringen Brennstoffverbrauchs reduziert. Energierückgewinnung ist an regenerativen Anlagen inzwischen genau so selbstverständlich möglich wie an der klassischen TVA. Damit trägt die RVA zur Verminderung der Heizkosten bei, was nebenbei eine zusätzliche Reduzierung des CO2-Ausstoßes bedeutet.

Die Patent geschützte Ventilkonstruktion ist dicht schließend, ohne dass eine separate Sperrluft benötigt wird. Das vermeidet gefährliche Kondensatbildung in der Anlage und garantiert gleichzeitig die hohe Reinheit des Reingases. Auch auf Verschleiß anfällige Weichstoffdichtungen wird völlig verzichtet. Eine spezielle Prozesssteuerung erlaubt die Ausschleusung von Energie bereits bei relativ geringen Lösemittelkonzentrationen. Dies garantiert die hohe Flexibilität der Anlagen in Bezug auf die Konzentration und steigert die Wirtschaftlichkeit der Energierückgewinnung. Eine ausgefeilte Strömungsmechanik erlaubt ein Regelverhältnis des Abluftvolumenstroms von mehr als 1: 5. Das verringert den Energieverbrauch, wenn mehrere Abgasquellen angeschlossen sind. Klaus-Dieter Pflock ist überzeugt, „nicht nur mit Blick auf die Klimaproblematik, sondern auch aus ökonomischen Gründen sind regenerative Anlagen die zukunftsweisende Technik zur Reinigung Lösemittel haltiger Abgase.“

E cav 201