Die Regenerative thermische
Nachverbrennung (RNV) ist die modernste Form der thermischen
Nachverbrennung und überzeugt durch ihren sehr geringen
Energieverbrauch.
Bauweise und Funktion
der RNV:
Der Unterschied zur klassischen TNV besteht hauptsächlich
in der wesentlich höheren Aufheizung der zur Verbrennung
kommenden schadstoffhaltigen Rohgase, was durch wechselseitiges
Aufheizen von Wärmespeichern und Abgabe der gespeicherten
Wärme an das kalte Rohgas erfolgt (Regenerator).
Kann das Rohgas bei einer TNV durch den rekuperativen Wärmetauscher
zu max. 70 % aufgeheizt werden, sind bei der RNV Aufheizgrade
von 90 – 95 % möglich, im Einzelfall sogar mehr,
je nach Masse der Wärmespeicher.
Die RNV besteht zu diesem Zweck meistens aus 3 mit keramischen
Speichermassen gefüllten Kammern. Die heißen
Abgase aus der Brennkammer (> 800 °C) durchströmen
jeweils ein Speicherbett von oben nach unten und heizen
das Bett auf („Regenerieren des Bettes“). Nach
Umschalten des Luftstroms wird die gespeicherte Wärme
benutzt, um das von unten nach oben durch das Bett strömende
kalte Rohgas aufzuheizen. Dieser Prozeß erfolgt wechselweise.
Das Umschalten der Luftströme (Zyklus) erfolgt ca.
alle 1,5 - 2 Minuten.
Die RNV wird meist aus 3 (bei größeren Anlagen
auch mehr) Kammern gebaut. Zeitgleich dient jeweils ein
Bett zum Aufheizen des kalten Rohgases durch das vorher
aufgeheizte Speicherbett, ein anderes zum Aufheizen des
Speicherbetts durch die heißen Abgase der Brennkammer
und ein drittes Bett der Reinigung des Speicherbetts durch
Herausziehen von Restmengen an noch nicht verbrannten Lösemitteln,
die sich noch innerhalb des Speicherbettes befinden und
die erneut dem Verbrennungsprozess zugeführt werden.
Das Umlenken der Luftströme erfolgt über ein verzweigtes
Rohrsystem mit pneumatischen Luftklappen, die über
ein SPS-Programm gesteuert werden. Der Konstruktion der
Luftklappen kommt dabei eine hohe Bedeutung zu. Sie müssen
die jeweiligen Luftströme dicht abschließen,
da es sonst zu Vermischung von Rohgas zu Reingas kommen
kann, was sich auf die Reingasqualität negativ auswirken
würde.
Sekundäre
Wärmenutzung:
Für kleine Lösemittelkonzentrationen von 0 –
5 g/Nm³ ist die RNV gegenüber der TNV in jedem Fall
die sparsamere Variante und fährt meistens bereits über
ca. 2,0 g/Nm³ autotherm. In diesem sog. autothermen Betrieb
liefert die eingebrachte Lösemittelmenge zur Aufrechterhaltung
der Brennkammertemperatur soviel Energie, dass die Flamme
des Gasbrenners erlischt. Es stellt sich je nach Lösemittelkonzentration
eine höhere Brennkammertemperatur ein. In diesem Zustand
kann die RNV einen Teil der überschüssigen Energie
in Form von Heißgas über den sog. „heißen
Bypass“ ausschleusen, die über einen Wärmetauscher
zum Aufheizen von z.B. Thermalöl, Dampf, Heißwasser
oder Frischluft benutzt wird.
Die mit höheren Konzentrationen betriebene RNV wird
dadurch für den Betreiber ökonomisch, da
sie selbst kein Gas mehr für den eigenen Betrieb benötigt
und gleichzeitig Prozeßwärme abgibt, so dass an
vorhandenen Wärmeerzeugern sofort Energie (Gas, Heizöl)
eingespart wird.
Eine derart betriebe RNV hat auf die Lebensdauer der Anlage
gesehen eine positive Bilanz.
Reinigungsfunktion
Voraussetzung der Anwendbarkeit jeder thermischen Nachverbrennung
ist, daß die Lösemittel brennbar oder oxidierbar
sind. Die Reinigung der lösemittelhaltigen Abluft besteht
aus der Umsetzung von a) aus dem Lösemittel bestehenden
Kohlenwasserstoffen (-CH-) und b) Luftsauerstoff aus dem Rohgas
(O2) zu c) CO2 und d) Wasser-Dampf (H2O). Dies geschieht bei
der RNV bei Brennkammertemperaturen >800 °C und einer
Verweilzeit von ca. 0,8 Sek. Diese Umsetzung erfolgt fast
vollständig, es bleiben nur sehr geringe Restanteile
an unterschiedlichen Kohlenstoffverbindungen (total C) und
bei der Verbrennung entstehender Verbindungen wie CO und NOx
übrig.
Die TA-Luft und das Bundes-Immissionschutzgesetz (BimSchG)geben
die erlaubten Restanteile vor: Bei thermischer Verbrennung
dürfen nur folgende Mengen an Restbestandteilen im Reingas
(gemessen im Kamin) vorhanden sein:
Total C : 20 mg/Nm³
CO : 100 mg/Nm³
NOx : 100 mg/Nm³
Anwendung und Vorteile
der RNV:
Der größte Vorteil der RNV gegenüber der
TNV ist der geringere Gasverbrauch und die sekundäre
Nutzung überschüssiger Energie nach Überschreiten
des „autothermen Punktes“. Durch die insgesamt
weniger verbrauchte Gasmenge entsteht auch ein geringerer
CO2-Ausstoß.
