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Was ist Verbrennung?

  • Gesponsert von ABB Measurement & AnalyticsApr 17 2018

    Die Verbrennung ist eine Methode zur Behandlung von Abfällen, bei der organische Substanzen in Abfallmaterialien verbrannt werden. Die feste Masse des ursprünglichen Abfalls wird um etwa 80 bis 85% reduziert, während das Volumen um 95 bis 96% reduziert wird. Die Verbrennung ersetzt zwar nicht vollständig die Deponierung, reduziert aber die zu entsorgende Abfallmenge erheblich.Nicht nur das, sondern die Verbrennung hat definitive Vorteile, wenn sie zur Behandlung speziellerer Abfallarten wie klinischer oder gefährlicher Abfälle verwendet wird, bei denen die hohen Temperaturen potenziell gefährliche Toxine und Krankheitserreger zerstören können.

    Beim Verbrennen von Abfällen entstehen jedoch Schadstoffe. Diese Schadstoffe werden neben dem Rauchgas emittiert und je nach Zusammensetzung des zu verbrennenden Abfalls entstehen geringere Mengen an CO, NOx, HCl, HF, HBr, PCDD/F, SO2, VOCs, PCB oder Schwermetallverbindungen oder verbleiben nach der Verbrennung zurück. Die meisten Länder regulieren diese Emissionen und haben Gesetze zum Schutz der Umwelt.

    Besonders hervorzuheben ist HCl, das nicht nur wegen möglicher Umweltschäden, sondern auch wegen seines Risikos für die Anlagenausrüstung ordnungsgemäß verwaltet werden muss. Abfälle enthalten häufig chlorierte organische Verbindungen oder Chloride, und im Siedlungsabfall stammen etwa 50% dieser Chloride aus PVC. Während des Verbrennungsprozesses wird die organische Komponente dieser Verbindungen zerstört und gegebenenfalls vorhandenes Chlor in HCl umgewandelt.

    Die folgenden Anlagentypen sind in der Regel von diesem Problem betroffen:

    • Müllverbrennungsanlagen, wie sie gefährliche Abfälle, kommunale Abfälle und Klärschlammabfälle behandeln.
    • Anlagen, die Abfälle zur Mitverbrennung nutzen, beispielsweise Kraftwerke, Zementwerke oder Biomasseanlagen.

    Techniken zur Reduktion von SauerGAs HCL, SO2 und HF werden üblicherweise mit alkalischen Reagenzien aus dem Rauchgas gereinigt. Folgende Prozesse werden angewendet:

    • Trockenprozesse: Dem Rauchgasstrom wird ein trockenes Sorptionsmittel (wie Natriumbicarbonat oder Kalk) zugesetzt. Das Reaktionsprodukt ist ebenfalls trocken.
    • Halbnasse Prozesse: Diese Prozesse werden manchmal als halbtrocken bezeichnet. Das Sorptionsmittel ist dabei eine Suspension (wie eine Aufschlämmung) oder eine wässrige Lösung (wie Kalkmilch). Die Wasserlösung verdampft und hinterlässt trockene Reaktionsprodukte. Eventuelle Rückstände können zur besseren Ausnutzung des Reagenzes rezirkuliert werden. Eine weitere Variante dieser Technik sind Fly-Dry-Prozesse. Hier sorgt eine Injektion von Wasser für eine schnelle Gaskühlung und Reagenz am Filtereinlass.
    • Nassverfahren: Dabei wird der Rauchgasstrom in Wasserstoffperoxid, Wasser und/oder eine einen Teil des Reagens enthaltende Waschlösung (z.B. Natronlauge) eingespeist. Das Reaktionsprodukt ist wässrig.

    Motivation

    Das ideale Ergebnis für diese Prozesse ist eine optimale Steuerung der Waschanlage mit maximaler Effizienz, die die Einhaltung der relevanten Umweltvorschriften ermöglicht; insbesondere die Überwachung der Anlagenbedingungen und minimaler Einsatz des Reagenzes. Zusätzlich kann Gips zum Verkauf hergestellt werden.

    Schaltplan der Rauchgasentschwefelung in einem Kraftwerk

    Schaltplan der Rauchgasentschwefelung in einem Kraftwerk

    Aufgabe: SO2- und HCl-Waschprozessefür die Reinigung von Sauergas sind zwei wichtige Parameter erforderlich:

    • SO2, HCl und H2O vor dem Wäscher zur Steuerung des Behandlungsprozesses
    • SO2, HCl und H2O nach dem Wäscher zur Überwachung der Effizienz

    Der Steuerungsprozess wird aus diesen beiden Werten abgeleitet. Zusätzlich können Sauerstoffgehalte überwacht und gemessen werden, um Leckagen zu erkennen.

    Tical 200 / 1000 / 3000 mg/m3

  • HCl: 0 bis 500 / 2000 / 5000 mg / m3 h H2O: 0 bis 10 / 20 / 30 / 40 vol %
  • O2: 0 bis 10/25 vol %

Tical 10 / 20 / 30 / 40 vol %

  • O2: 0 bis 10 / 25 vol %
  • ABB Alternative Lösungen: ACX mit LS25, ACF5000

    ABB bietet eine Reihe von Messlösungen, die in diesen Prozessen eingesetzt werden können und jeweils eine verbesserte Effizienz und wirtschaftliche Sicherheit bieten.

    ACX

    Die Verwendung von ACX neben LS25 und die Verbindung über eine Ethernet-Verbindung bietet eine effiziente Lösung sowohl für Downstream- als auch für Upstream-Messungen.

    Das ACX-System selbst bietet eine Komplettlösung für die extraktive kontinuierliche Gasanalyse und kann vollständig extern gesteuert werden. Im Inneren können zuverlässige Analysatoren wie die Advance Optima-Serie mit bewährten Komponenten zur Probenkonditionierung arbeiten.

    Darüber hinaus ist das ACX-System durch ein standardisiertes Design besonders wartungsfreundlich. Durch die umfassende digitale Kommunikation kann das System mit dem AnalyzeIT Explorer-Paket von überall auf der Welt ferngesteuert gewartet werden.

    LS25

    Der LS25 ist ein In-situ-Laseranalysator, der selektiv die Wasser- und HCI-Konzentration messen kann. Nach dem einzeiligen Spektroskopieprinzip wird aus dem Gas eine einzige Absorptionslinie ausgewählt, die dann im nahezu infraroten Spektralbereich gemessen wird, bei dem keine Querempfindlichkeit gegenüber anderen Gasen besteht. Der Laser tastet die Absorptionslinie ab, und der Empfänger erkennt gegenüber eine durch das Probengas verursachte Absorption. Daraus wird dann die Gaskonzentration berechnet.

    Zu den wichtigsten Vorteilen des LS25 gehören:

    • Das System bietet eine schnelle Reaktionszeit (T90).
    • In-situ-Messung ohne spezifisches Probenhandling – dies würde ein weitaus komplexeres System für Chlorwasserstoff erfordern.
    • Minimaler Wartungsaufwand aufgrund fehlender spezifischer Probenhandhabungskomponenten.
    • Die Fähigkeit, eine Cross-Stack-gemittelte Konzentration bereitzustellen.
    • Feuchtigkeit oder maximale Staubbelastung beeinträchtigen oder verhindern die Querstapelmessung nicht.

    ACF5000

    Als alternative Lösung für Upstream- und Downstream-Messungen kombiniert ACF5000 die Vorteile eines Infrarotspektrometers mit Fouriertransformationen mit der anerkannten Technologie von ZrO2-Analysatormodulen. Dieses System erfordert keine häufige Kalibrierung und die Einbeziehung eines hochauflösenden FTIR-Spektrometers bietet eine stabile und empfindliche selektive Infrarotmessung der aktiven Gasmoleküle. Wie das LS25-System ist es möglich, den ACF5000 mit dem AnalyzeIT Explorer aus der Ferne zu warten und zu steuern.

    Der ACF5000 ist vorzuziehen, wenn:

    • Hohe Staubbelastungen oder die Notwendigkeit einer Rückspüloption bedeuten, dass die Verwendung einer In-situ-Technologie nicht praktikabel ist.
    • Es ist erforderlich, andere Komponenten als HCl und SO2 zu messen. Die FTIR-Technologie ermöglicht die Zugabe weiterer Komponenten wie HF und NH3.
    • Anstelle einer Mischung aus Extraktiv und in-situ wird eine konsistente Extraktivlösung bevorzugt oder benötigt.

    ABB-Lösungen

    ABB-Lösungen

    Typischer Aufbau für einen SO2- und HCl-Wäscher

    Typischer Aufbau für einen SO2- und HCl-Wäscher

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      ABB Measurement & Analytics. (2020, January 27). What is Incineration?. AZoM. Retrieved on March 26, 2021 from https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15708.

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      ABB Measurement & Analytics. 2020. What is Incineration?. AZoM, viewed 26 March 2021, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15708.

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