Die katalytischen Brenner führen die Oxidation von Schadstoffen durch, indem sie die Präsenz spezieller aktivierter Materialien – Katalysatoren – ausnutzen, die die Verbrennungsreaktion erleichtern und eine Umwandlung bei niedrigeren Reaktionstemperaturen als bei thermischen Brennern ermöglichen. Die für diese Anwendung verwendeten Katalysatoren basieren auf Metalloxiden oder Edelmetallen.
Katalytische Oxidatoren: Eigenschaften und Vorteile
- Hohe Reinigungseffizienz > 99 %
- Vollständig abgedichtete Struktur, konstruiert unter Verwendung spezieller Stähle, die aus dem Brofind-Know-how resultieren (AISI 304, 316 etc.)
- Verringerte Produktion von Sekundärschadstoffen (CO, NOx)
- Komplette telematische Verwaltung: Schalttafel mit PLC (Programmable Logic Controller) bzw. SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) und Remote-Unterstützung
- Unabhängiges Verbrennungssystem, um die korrekte Funktion des Systems zu gewährleisten
- Modulares Verbrennungssystem zur Aufrechterhaltung der richtigen Betriebstemperatur bei unterschiedlichen Schadstoffbelastungen am Einlass
- Sehr hohe thermische Effizienz:
- < 70 % bei Systemen mit Wärmerückgewinnung
- < 95 % bei regenerativen Systemen
- Geringer Wartungsaufwand
Funktionsprinzipien der katalytischen Brenner
Die katalytischen thermischen Oxidationsanlagen können mit unterschiedlichen Konfigurationen konzipiert werden, unter Verwendung von:
- Katalysatoren in Form von Pellets oder Monolithen (Honeycomb/Bienenwaben) zur Schadstoffreduzierung, z. B. in Verbrennungsanlagen mit Wärmerückgewinnung, um den Hilfsbrennstoffverbrauch zusätzlich zu senken
- Katalysatoren in Form von losem keramischem Material (Sätteln) in regenerativen katalytischen Oxidatoren. Es existiert eine regenerative Version des katalytischen Verbrennungssystems, die sich ideal für niedrige Konzentrationen eignet.
Abhängig von der Zusammensetzung der Schadstoffe und somit von der Wahl des zu verwendenden Katalysatortyps liegt die Verbrennungstemperatur im Bereich von 280-400°C.
Wie arbeitet ein katalytischer thermischer Oxidator?
Schematisch gesehen kann man die Aktivität des katalytischen Oxidators wie folgt beschreiben:
- Der verschmutzte Luftstrom wird von einem Ventilator angesaugt, der die Aufgabe hat, die Druckverluste des Systems zu überwenden. Wenn der Durchfluss variabel ist und die Druckschwankungen in der Produktion maximal reduziert werden sollen, wird ein Ansaugregelungssystem (Inverter) hinzugefügt, das zudem ermöglicht, den Energieverbrauch zu optimieren, indem die Funktionsweise der Anlage an den variierenden Produktionsbedarf angepasst wird.
- Anschließend wird das Abwasser in einem Abgas-Luft-Tauscher vorgewärmt, der die Wärme des bereits gereinigten Abwassers nutzt.
- Dieses Wärmetauschersystem ermöglicht eine Energierückgewinnung von 70 %, was es der Anlage ermöglicht, autark zu sein (d.h. kein Verbrauch von Hilfsbrennstoffen) ab einer Eingangs-VOC-Konzentration von 3-4 g/Nm³.
- Zuletzt wird das erhitzte Abwasser in den Katalysator geleitet, wo ggf. ein Hilfsbrenner die Temperatur erhöht, bevor die Abluft durch den Katalysator geleitet wird, um die festgelegten Emissionsminderungswerte zu erreichen.
Im Falle von regenerativen katalytischen Oxidatoren bleibt der Reinigungsprozess zwar unverändert, aber das System zur Wärmerückgewinnung wird modifiziert. Mit dieser Version ist es möglich, die Energierückgewinnung auf bis zu 95 % zu steigern und eine Selbstversorgung ab einer Konzentration von 1,5 g/Nm³ zu erzielen.
Wie wird der Katalysator ausgewählt? Welche Lebensdauer kann er erzielen?
Die Wahl des geeigneten Katalysatortyps, sowohl in chemisch-physikalischer Hinsicht (Edelmetall- oder Basismetalloxide) als auch in Bezug auf die geometrische Gestaltung (Bienenwaben/Honeycomb oder Pellets), richtet sich nach den abzubauenden organischen Substanzen. Mit den neuen Katalysator-Zusammensetzungen ist es nun auch möglich, chlorierte oder geschwefelte organische Verbindungen abzuspalten. Katalytische thermische Oxidationsanlagen erweisen sich als sehr gut, sind aber in der Regel nicht sehr „robust“, da die potenzielle Präsenz bestimmter Schadstoffe in der zu behandelnden Luft (z. B. halogenierte Verbindungen, Schwefel, Silikone, Schwermetalle) den Katalysator „deaktivieren“ oder, wie man im Fachjargon sagt, „vergiften“ kann, so dass dessen Austausch erforderlich wird.
Typische Anwendungen und Zielsektoren
Diese Maschinen werden üblicherweise in den folgenden Sektoren angewendet:
- Chemie
- Pharmaindustrie
- Lackierbranche
Spezielle anlagenbezogene Lösungen
Alle katalytischen Brenner von Brofind® können individuell angepasst und mit speziellen anlagenbezogenen Lösungen entwickelt werden, wie beispielsweise:
- Flexibilität bei der Wahl des Heizsystems (Brenner oder Elektroheizung)
- Wärmerückgewinnung hinter der Brennkammer aufgrund spezifischer Lösungen zur Energierückgewinnung
- Verwendung von speziellen NOx-armen Brennern (Low Nox)
- Quencher und Wäscher für halogenierte Schadstoffe
- Maßgeschneiderte Vor- und Nachbehandlungssysteme
- Ad-hoc-Planung im Falle von räumlichen Einschränkungen
Thermo-Oxidatoren mit Vor-/Nachbehandlung
Anlagen, bei denen Vor- oder Nachabscheidungssektionen in den Hauptoxidator integriert sind, werden eingesetzt, wenn komplexe Schadstoffströme mit mehreren verschiedenen Technologien behandelt werden müssen.
Die Vorbehandlungen und folglich die Vorabscheidungen dienen typischerweise dazu, den thermischen Oxidator sowohl mechanisch als auch verfahrenstechnisch zu erhalten, und sind darauf ausgerichtet, die Konzentration bestimmter Arten von Schadstoffen zu reduzieren, wie beispielsweise:
- Organische Siliziumverbindungen
- Anorganische Säuren
- Anorganische Basen
- Aerosole
- Stäube
- Overspray von Lacken
- Ölnebel und/oder Kondensat-Mikrotröpfchen
Unter diesen Bedingungen werden geeignete Systeme wie Zyklone, Schlauch- oder Patronenfilter, Venturi-Wäscher (Scrubber) und Turmwäscher, Filterplatten, Aktivkohle-Adsorber, Demister verschiedener Art oder auch komplexere Systeme installiert, abhängig von der jeweiligen Einzelfallprüfung.
Für die Nachbehandlungen und somit für die Nachabscheidung werden üblicherweise Schnellkühlsysteme eingesetzt wie Quencher, gefolgt von Turmwäschern, möglicherweise mit Venturi-Vorabscheidung.
Manchmal müssen DeNOx-SCR- oder SNCR-Systeme eingesetzt werden, falls die Reduzierung der NOx aus bestimmten organischen Verbindungen wie Aminen erforderlich ist.
Die verschiedenen Nachabscheidungssysteme werden eingesetzt, wenn Schadstoffe am Einlass vorhanden sind, wie beispielsweise:
Halogenierte VOCs
Schwefelhaltige VOC
Stickstoffhaltige VOCs
Silane oder Siloxane
Geleistete Dienste
Sich für Brofind® zu entscheiden, bedeutet:
- 24-Stunden-Kundendienst und Support.
-
Unparteilichkeit bei den Empfehlungen der vorgeschlagenen Technologie, bedingt durch die verschiedenen Technologien zur Emissionsreduzierung, die Eigentum von Brofind®
sind - Erfahrung seit 1993 in der Planung und Realisierung von Anlagen zur Reduzierung von VOCs
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