Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung

Kapitel 4
Wirtschaftliche Aspekte
Relativ hohe Geruchsbeseitigungseffizienz bei im Vergleich zu anderen Behandlungstechniken relativ geringen
Kosten.
Referenzliteratur
[34, Willey A R and Williams D A, 2001, 65, Germany, 2002]
4.4.3.11 Thermische Behandlung von Abgasen
Bestimmte gasförmige Schadstoffe und Gerüche können bei hohen Temperaturen oxidiert werden. Die
Reaktionsgeschwindigkeit steigt exponentiell mit der Temperatur an.
Zu den oxidierbaren Schadstoffen zählen sämtliche organischen Verbindungen sowie anorganische Stoffe wie
Kohlenmonoxid und Ammoniak. Eine vollständige Verbrennung vorausgesetzt, reagieren Kohlenstoff und
Wasserstoff mit Sauerstoff unter Bildung von Kohlendioxid und Wasser. Eine unvollständige Verbrennung
kann zu neuen Schadstoffen wie Kohlenmonoxid und zu ganz oder teilweise nicht oxidierten organischen
Verbindungen führen. Wenn das Abgas Elemente wie Schwefel, Stickstoff, Halogene und Phosphor enthält,
entstehen bei der Verbrennung anorganische Schadstoffe wie Schwefeloxide, Stickoxide und Halogenwasserstoffe,
die anschließend mit anderen Verfahren der Abgasreinigung entfernt werden müssen, wenn ihre Konzentrationen
zu hoch sind. Dadurch werden die möglichen Anwendungsbereiche für die Schadstoffverbrennung
eingeschränkt.
Es bestehen eine Reihe von Sicherheitsanforderungen, insbesondere:
• Es muss ein Schutz gegen Flammenrückschlag zwischen der thermischen Nachverbrennungsanlage und
dem zu behandelnden Gasstrom bestehen. Das lässt sich im Allgemeinen durch ein Flammrückschlagsiegel
oder eine Wasservorlage erzielen.
• Beim Hochfahren muss die Nachverbrennungsanlage vor dem Zünden des Brenners mit einer Menge Luft,
die dem fünffachen Anlagenvolumen entspricht, durchgespült werden. Jeder Neuzündung der Brenner
während des Betriebs muss eine Brennerspülphase vorangehen.
• Wenn die Luft viel Lösemittel enthält, muss eine Risikobewertung erfolgen.
4.4.3.11.1 Thermische Oxidation von Abgasen
Beschreibung
Damit die abzubauenden Verbindungen im Luftstrom vollständig oxidiert werden, müssen sie lange genug und
bei ausreichend hoher Temperatur mit ausreichend Sauerstoff in Berührung kommen. Die schnelle Oxidation
von organischen Verbindungen erfolgt, wenn die Gastemperatur in der thermischen Nachverbrennungsanlage
200 – 400 °C über der Selbstentzündungstemperatur der vorliegenden chemischen Substanzen gehalten werden
kann. Bei der thermischen Oxidation erfolgt die Umwandlung der Schadstoffe bei hohen Temperaturen, z. B. >
600 ºC.
Neben der Eignung der zu beseitigenden Verbindungen für die thermische Oxidation ist auch zu
berücksichtigen, ob zur Senkung der Brennstoffkosten Wärme aus dem thermischen Oxidationsprozess rückgewonnen
werden kann. Da Luftemissionen in der Nahrungsmittelproduktion selten Konzentrationen von
organischen Stoffen im Bereich geringer Explosionskonzentrationen aufweisen, werden überwiegend
konventionelle thermische Nachverbrennungsanlagen eingesetzt, bei denen ein direkter Flammenkontakt mit
dem zu behandelnden Luftstrom besteht. In Fällen, in denen hohen Konzentrationen organischer Stoffe oberhalb
der jeweiligen Explosionsgrenzwerte auftreten, kann ein flammenloses System erforderlich sein. Bei diesen
Systemen wird zum Erwärmen des Luftstroms ein Heizmedium eingesetzt und so der direkte Kontakt des
Luftstroms mit der Flamme vermieden.
Thermische Nachverbrennungsanlagen mit direkter Flamme werden normalerweise bei Temperaturen zwischen
700 und 900 °C betrieben. Die Reaktionstemperatur hängt von der Art des Schadstoffs ab. Sie kann niedriger
sein, aber bei nicht leicht zu oxidierenden Stoffen wie organischen Halogenverbindungen kann sie auch über
1.000 °C liegen. Bei übelriechenden Verbindungen wird im Allgemeinen eine Temperatur von 750 – 800 °C
gewählt. In Tabelle 4.39 sind die Zustandsbedingungen der Gerätestufen einer thermischen Nachverbrennungs-
RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL Januar 2006 381