- 1 Wie die Verbrennung von Schadstoffen bestmöglich genutzt werden kann, um die Funktion der Produktionsmaschine zu unterstützen.
- 1.1 DIE UMWELT- UND ENERGIEAUSWIRKUNG VON TROCKNUNGSPROZESSEN BEI DRUCKERZEUGNISSEN MIT LÖSEMITTELBASIERTEN DRUCKFARBEN
- 1.2 ZIELVORGABEN BEI DER REINIGUNG UND BEI DER ENERGIE-RÜCKGEWINNUNG
- 1.3 DIE LÖSUNG MITTELS EINES REGENERATIVEN THERMISCHEN OXIDATIONSPROZESSES MIT IM WÄRMEERZEUGER INTEGRIERTER WÄRMERÜCKGEWINNUNG
- 1.4 ERMITTELTE MASSNAHMEN ZUR ANWENDUNG IN DER CONVERTING-INDUSTRIE
- 1.5 DIE ERZIELTEN ERGEBNISSE
Wärmerückgewinnung mit integriertem Wärmeerzeuger für den Converting-Sektor
Wie die Verbrennung von Schadstoffen bestmöglich genutzt werden kann, um die Funktion der Produktionsmaschine zu unterstützen.
DIE TROCKNUNGSPROZESSE VON MIT LÖSUNGSMITTELHALTIGEN DRUCKERFARBEN BEDRUCKTEN TRÄGERMATERIALIEN IM CONVERTING-SEKTOR ERFORDERN THERMISCHE ENERGIE, DIE OFTMALS DURCH DIE VERWENDUNG VON DIATHERMISCHEM ÖL ALS WÄRMEQUELLE BEREITGESTELLT WIRD. DIE BEIM TROCKNUNGSPROZESS ENTSTEHENDE LÖSUNGSMITTELVERDAMPFUNG ERZEUGT EINE ATMOSPHÄRISCHE EMISSION, DIE DURCH DIE INSTALLATION EINES REGENERATIVEN, THERMISCHEN OXIDATORS GEREINIGT WERDEN KANN, DER SICH DURCH EINE SO HOHE ENERGIERÜCKGEWINNUNG AUSZEICHNET, DASS ER NICHT NUR IM AUTOTHERMEN MODUS (D.H. OHNE UNTERSTÜTZENDEN BRENNSTOFF) BETRIEBEN WERDEN KANN, SONDERN AUCH ZUR ERWÄRMUNG DES IM TROCKNUNGSPROZESS VERWENDETEN DIATHERMISCHEN ÖLS GENUTZT WERDEN KANN. ES IST SOMIT MÖGLICH, NICHT NUR DIE EMISSIONEN AUS DEM LÖSUNGSMITTELGEHALT ZU REINIGEN, SONDERN AUCH DIE ENERGIE- UND UMWELTAUSWIRKUNG DES PRODUKTIONSPROZESSES ERHEBLICH ZU REDUZIEREN, MIT EINER INTERESSANTEN INVESTITIONSRENDITE UND EINER REDUZIERUNG DES CO2-AUSSTOSSES.
DIE UMWELT- UND ENERGIEAUSWIRKUNG VON TROCKNUNGSPROZESSEN BEI DRUCKERZEUGNISSEN MIT LÖSEMITTELBASIERTEN DRUCKFARBEN
Der Mediendruck mit lösungsmittelbasierten Druckfarben wird für die Herstellung von Kunststoff-, Papier- oder laminierten Materialien verwendet, die im Converting-Sektor zur Herstellung flexibler Verpackungen eingesetzt werden. Das Aufbringen von Druckfarben auf flexible Druckmedien kann im Tiefdruck-, Flexodruck- oder Lackierverfahren erfolgen. Jedes dieser Verfahren sieht eine oder mehrere Trocknungssektionen vor, in denen die zum Auftragen der Druckfarben verwendeten Lösungsmittel in einem Trocknungsluftstrom verdampft werden, der über spezielle Belüftungssysteme in die Atmosphäre abgegeben wird. Die Emissionen in die Atmosphäre enthalten somit flüchtige organische Verbindungen (VOCs), die zu Geruchsbelästigung und Umweltverschmutzung führen. Bei Trocknungsprozessen wird die Trocknungsluft meist mit diathermischem Öl als Flüssigkeit zur Wärmeübertragung erhitzt.
EMISSIONSEIGENSCHAFTEN
Die atmosphärischen Emissionen aus Converting-Prozessen weisen die folgenden Eigenschaften auf:
VARIABEL |
EIGENSCHAFTEN |
Temperatur |
40-70°C, je nach dem verwendeten Medium und der gewünschten Trocknungstemperatur |
Präsenz von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) |
Alkohole und Ester |
Durchflussmengen emittierter Luft |
Sehr variabel, je nach der Anzahl der installierten Produktionsmaschinen, der Druckbreite und der Anzahl der Druckeinheiten auf jeder Maschine |
Konzentration von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) |
Erhöht, aufgrund der Präsenz von Rückführungssystemen und der Konzentration von Schadstoffen in den Produktionsmaschinen |
Funktionszyklus |
In mehreren täglichen Schichten |
ZIELVORGABEN BEI DER REINIGUNG UND BEI DER ENERGIE-RÜCKGEWINNUNG
Das Ziel der Reinigung besteht im Wesentlichen darin, die Emission umweltschädlicher Stoffe (VOCs) in die Atmosphäre so weit wie möglich zu reduzieren, unter Einhaltung der für die einzelnen vorkommenden Schadstoffe festgelegten Grenzwerte, sowie durch maximale Reduzierung der Bildung von Sekundärschadstoffen, bei akzeptablen Investitionskosten und unter Rückgewinnung der nutzbaren Energie direkt im Produktionsprozess, der diese Emissionen erzeugt.
DIE LÖSUNG MITTELS EINES REGENERATIVEN THERMISCHEN OXIDATIONSPROZESSES MIT IM WÄRMEERZEUGER INTEGRIERTER WÄRMERÜCKGEWINNUNG
Um das Umweltproblem zu lösen und eine sinnvolle Energierückgewinnung zu erreichen, wurde die regenerative thermische Oxidation mit einem Wärmeerzeuger kombiniert, der in der Lage ist, die überschüssige Energie aus dem Oxidationsprozess zu nutzen.
Bei der regenerativen thermischen Oxidation handelt es sich um einen Prozess, bei dem organische Schadstoffe bei hohen Temperaturen und mit Hilfe von Sauerstoff, der normalerweise in den Emissionen enthalten ist, in Nebenprodukte umgewandelt werden, welche die Umwelt weniger belasten: Wasser und Kohlendioxid.
Da es für die Umwandlungsreaktion erforderlich ist, die Emissionstemperatur auf 800-900°C zu erhöhen, ist eine besonders effiziente Energierückgewinnung vorgesehen, die, bedingt durch die Verwendung spezifischer keramischer Füllkörper, in der Lage ist, die Betriebskosten so niedrig wie möglich zu halten, da ein Hilfsbrennstoff verwendet wird, der einen speziellen Brenner speist.
Bei dieser Anwendung ist der Gehalt an Schadstoffen so hoch, dass die durch die Oxidation der VOCs erzeugte Wärme nicht nur den autothermen Betrieb des Oxidators ermöglicht, sondern auch im Übermaß zur Verfügung steht, um vom Wärmeerzeuger zur Erwärmung des diathermischen Öls genutzt zu werden, das zur Erwärmung der in der Druckmaschine verwendeten Trocknungsluft verwendet wird.
Der Wärmeerzeuger ist daher so konzipiert, dass er nicht nur mit einem herkömmlichen Brennstoff (Erdgas) funktioniert, sondern auch die in den Verbrennungsabgasen des Oxidators enthaltene Wärme nutzt.
ERMITTELTE MASSNAHMEN ZUR ANWENDUNG IN DER CONVERTING-INDUSTRIE
Die regenerative thermische Oxidation ist ein Prozess, der häufig zur Behandlung von VOC-haltigen atmosphärischen Emissionen eingesetzt wird, die bei Converting-Prozessen freigesetzt werden, die durch die Notwendigkeit gekennzeichnet sind, variable Luftdurchsätze und große Mengen an Schadstoffen zu behandeln. In diesem Fall wurde der Prozess mit einem in den Oxidator integrierten Wärmeerzeuger kombiniert, der es ermöglicht, die durch die thermische Oxidationsreaktion der Schadstoffe erzeugte überschüssige Wärme im Produktionsprozess zurückzugewinnen.
Die Anwendung in der Converting-Industrie musste die Ermittlung und Applikation spezifischer Maßnahmen vorsehen, um die folgenden Ziele zu erreichen:
- das Erzielen der höchsten Reinigungsleistungen durch eine spezifische Dimensionierung der Prozessparameter
- die Optimierung der Wärmerückgewinnung aufgrund der Entwicklung eines Wärmeerzeugers, der in der Lage ist, die überschüssige Energie der Verbrennungsabgase zu nutzen, dabei aber auch mit traditionellem Brennstoff zu funktionieren
- die Flexibilität, um den Wärmebedarf des Produktionsprozesses auch dann decken zu können, wenn die Schadstoffkonzentration zur Deckung des Energiebedarfs nicht ausreicht
- die Zuverlässigkeit der Funktionsweise, um sowohl die Reduzierung der Schadstoffe als auch die Deckung des thermischen Bedarfs des Produktionsprozesses über einen längeren Zeitraum hinweg konstant gewährleisten zu können.
DIE ERZIELTEN ERGEBNISSE
Die Ergebnisse, die durch die Kombination dieser Technologien erzielt wurden, führen zur Bestätigung der Güte dieser Lösung, mit der die folgenden Ergebnisse erzielt werden konnten:
- die Einhaltung von Emissionsgrenzwerten mit Konzentrationswerten von Schadstoffen, die in die Atmosphäre abgegeben werden, die deutlich unterhalb der vorgeschriebenen Grenzwerte liegen
- die Reduzierung der Bildung von Sekundärschadstoffen nicht nur im Oxidationsprozess, sondern auch im Wärmeerzeugungsverfahren des Produktionsprozesses
- die Eindämmung oder gar Beseitigung von Verwaltungskosten auch beim Produktionsprozess
- keine Beeinträchtigung der der Reinigungsanlage vorgeschalteten Produktionsprozesse
- die Amortisierung der Investition in einer äußerst rentablen Zeitspanne.