Die thermische Nachverbrennung
(TNV) war die erste Form der Nachverbrennung (um 1960) und
ist damit die klassische Form der Nachverbrennung.
Bauweise und Funktion der TNV:
Würde die zu reinigende Abluft direkt zur Verbrennung
kommen, würden sehr hohe Energiemengen erforderlich,
um die Abluft auf die Brennkammertemperatur von ca. 750 °C
aufzuheizen. Jede thermische Nachverbrennung benutzt daher
die aus der Brennkammer kommende Energie, um das relativ kalte
Rohgas vorzuheizen (LuVo). Bei der TNV wird durch gleichzeitiges
Durchströmen der heißen Abgase aus der Brennkammer
und der kalten Rohgase (Rekuperator) eine Aufheizung erreicht,
die ca. 55 – 70 % der Aufheizung bis zur Brennkammertemperatur
entspricht.
Die TNV besteht aus einer kesselförmigen Brennkammer
mit nachgeschaltetem oder in den Kessel integriertem Luftvorwärmer.
Die Einhaltung der Brennkammertemperatur erfolgt durch Heizenergie
aus der Verbrennung der Lösemittel und zusätzliche
Energie in Form von Gas oder Heizöl, welche über
den Brenner eingespeist wird, um bei verschiedensten Lösemittelkonzentration,
Rohgasmengen und Rohgastemperaturen die Solltemperatur zu
halten. - Sollte die Brennkammertemperatur durch hohe Schadstoffkonzentration
über die normale Brennkammertemperatur von ca. 750 °C
ansteigen, so wird das Rohgas für die Vorwärmung
mengenmäßig nur teilweise über den LuVo vorgeheizt,
teilweise erst nach dem LuVo dazugegeben, so daß insgesamt
eine geringere Vorwärmung erfolgt und die Überhitzung
der Brennkammer vermieden wird.
Sekundäre
Wärmenutzung:
Durch den Aufheizgrad von max. 70 % verbleiben nach dem Luftvorwärmer
immer noch 30 % der Energiemenge aus der Brennkammer, was
in den meisten Anwendungen zu einen weiteren (sekundären)
Wärmetauscher führt, der für die Erzeugung
von Prozeßwärme wie Thermalöl, Dampf, Heißwasser
oder Heißluft genutzt wird. Auf diese Weise wird die
Ökonomie der TNV verbessert.
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 >750 °C und einer
Verweilzeit von ca. 1,0 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 TNV:
Normalerweise wird bei der TNV der Luftvorwärmer so gebaut,
daß eine möglichst hohe Aufheizung der kalten Abluft
erfolgt; der Rest an Energie bleibt für die Sekundärnutzung.
Ein Vorteil für die TNV ist die alternative Möglichkeit,
die Anteile der Wärmenutzung für Primärwärmetauscher
und Sekundärwärmetauscher konstruktiv so zu bauen
und flexible zu steuern, daß in erster Sicht eine gewünschte
Aufheizmenge im Sekundärwärmetauscher erreicht wird
und der Primär-Wärmetauscher nur mit einer Teilmenge
aus der verbleibenden Restenergie versorgt wird. In diesem
Zustand wird die TNV zu einem Energieerzeuger, der bei der
Energieerzeugung “nebenbei auch die Lösemittel
entsorgt“.
