VOC-kibocsátás csökkentése termikus utóégetéssel - EPA

VOC-kibocsátás csökkentésetermikus utóégetésselA FLEXÓNYOMTATÁSBAN ÉS A MÉLYNYOMÓ CSOMAGOLÓANYAG-GYÁRTÁSBANA PNYME 2006-OS FLEXÓSZIMPÓZIUMÁN ELHANGZOTT ELŐADÁSPéter TiborBevezetésAz oldószeres technológiákkal dolgozó területekenaz elmúlt évekig a munka- és környezetvédelemterén elsősorban a munkahely biztonsága ésa dolgozók egészségvédelme kapcsán a maximálismunkahelyi oldószer koncentráció, az ún. MAKértékbetartása volt a súlyponti kérdés. Mára újabbbetartandó cél is előtérbe került, a károsanyagkibocsátáscsökkentése.Az illékony szerves vegyületek (VOC) kibocsátásihatárértékeinek megállapítása az éves oldószerfelhasználásalapján történik. Magyarországon errőla 10/2001 (IV.19) KÖM sz. rendelet rendelkezik.A flexográfiára, mélynyomásra vonatkozó előírásaita lap alján lévő táblázat szemlélteti.Véggáz tisztítása termikus utóégetőkkelA különböző emissziócsökkentési lehetőségek közüla néhány száz mg/Nm 3 -től több tucat g/Nm 3 -igterjedő koncentrációtartományban, illetve a párszáztól a pár százezer Nm 3 /h-ig terjedő véggázáramokesetén az ismert tisztítási eljárások közül a termikusutóégetők bizonyultak a leggazdaságosabbnakés legüzembiztosabbnak.A termikus eljárások tisztítási elve az elszívottlevegőben lévő szénhidrogének termikus oxidációja(elégetése) széndioxiddá és vízzé.VOC + levegő oxigénje >>>> széndioxid + vízAz oxidáció tisztán termikus berendezésekben750–850 °C-on, katalitikus eljárás esetén 350–450°C-on megy végbe. Azaz a belépő gáz hőmérsékleteés ezen hőfokszintek közötti hőmérséklet-különbségnekmegfelelő hőmennyiség bevitelérevan szükség ahhoz, hogy a folyamat lejátszódjon.A gázban jelen lévő oldószerektől függően 3–5g/Nm 3 koncentráció fölött az oxidáció önfenntartóváválik, mert a gázban jelen lévő oldószerekelegendő hőenergiát képviselnek. Ez alatt viszontkívülről, például földgáz betüzelésével kell a hiányzóhőmennyiséget pótolni.Ahhoz, hogy a termikus véggáztisztítás üzemeltetésiköltségei egy elfogadható szinten maradjanak,a hőenergia nagyfokú visszanyerésére van szükség.A következő típusú termikus utóégető berendezésekállnak rendelkezésre:w Termikus utóégető rekuperatív hőhasznosítással,w Termikus utóégető regeneratív hőhasznosítással,w Katalitikus utóégetés,w Koncentrációnöveléssel kombinált termikusutóégető.Termikus rekuperatív utóégetőA hőhasznosítás a berendezésbe integrált hőcserélőben,falon át való hőátadással történik.Így az ún. belső hőhasznosítási hatásfok viszonylagalacsony. A véggáz maradék hőtartalmát külsőhőcserében (melegvíz előállítás, technológia hőigényénekfedezése stb.) kell visszanyerni.Tevékenység ésbesorolási küszöbérték(oldószerfelhasználást/év)Egyéb rotációsmélynyomás,flexográfia,rotációsszitanyomás, …Rotációsszitanyomástextilre/kartonra 1Küszöbérték(oldószerfelhasználást/év)VOC-véggázkibocsátáshatárértéke(mg C/Nm 3 )VOC diffúz kibocsátási határérték(oldószerbevitel %-a)újmeglévő15–25 100 25 25>25 100 20 20>30 1 100 20 20A határértékeket meghaladó károsanyag-koncentráció esetén a gázáramokat egy véggáztisztító berendezésbe kell vezetni.MAGYAR GRAFIKA 2006/251

FöldgázTermikus utóégető berendezésintegrált levegő előmelegítésselRegenerátor a kerámiahőtároló anyaggalTermikus hatásfok = 96%FöldgázBypass szelepTermelés1. ábra. A termikus rekuperatív utóégető működési vázlataJellemzői:w Tisztítandó véggázáram – 2000–55 000 Nm 3/h,w Égetőkamra hőmérséklete – 750–780 °C,w Belső hőhasznosítás hatásfoka – max. 76%,w Alkalmazás – közepes–nagy koncentrációk;külső hőhasznosítás.Termikus regeneratív utóégetőAz égő alatti két kamra nagy hőkapacitású kerámiatestekkelvan töltve. Az égőtől érkező tisztítottforró gáz átáramolva az egyik kerámiaágyon, átadjaneki hőtartalmát, és így lehűlve, a kéményenát az atmoszférába távozik. Ekkor az automatikusműködtetésű pillangószelepek megváltoztatjáka gáz útját, és a hideg tisztítandó gáz most ezenaz ágyon keresztül áramlik az égőhöz. Kinyerve annakhőtartalmát, az égetéshez közeli hőmérsékletreelőmelegedve, és a másik ágyat fölmelegítve távozika berendezésből. Ezek a ciklusok mintegy 120–180 másodpercenként váltakozva követik egymást.Ezzel a módszerrel a berendezés hőhasznosításihatásfoka mintegy 95-96%.Katalitikus utóégetőFrisslevegőTisztagáz kéményHa katalizátorral segítjük az oxidációt, a folyamatsokkal alacsonyabb hőfokszinten végbemegy. Ezbiztonságtechnikai, szerkezetianyag-kiválasztásiszempontból jóval kedvezőbb helyzetet teremt.Általánosságban elmondható, hogy amennyibenkizárható a katalizátormérgek (kén, nehézfémek,stb.) jelenléte, és a tisztítandó gáz mennyisége nemhaladja meg a 12 000–15 000 Nm 3 /h mennyiséget,akkor a katalitikus utóégetés a leggazdaságosabb.Ennél nagyobb gázmennyiség hidraulikai okokbólolyan nagy berendezést igényel, hogy az azt kitöltőkatalizátormennyiség ára már gazdaságtalannáteszi ezt a megoldást.A katalizátor garantált élettartama 2 év, várhatóélettartama 7–12 év.2. ábra. A termikus regeneratív utóégető működésivázlataJellemzői:w Tisztítandó véggázáram – 500–120 000 Nm 3/h,w Égetőkamra hőmérséklete – 800–850 °C,w Belső hőhasznosítás hatásfoka – max. 96%,w Alkalmazás – alacsony–közepes koncentrációk.FöldgázTermelésTermelésFrisslevegőÉgőVész-BypassKatalizátorFrisslevegőKülső hőcserélőSzabályzottBypass3. ábra. Katalitikus utóégető működési vázlataJellemzői:w Tisztítandó véggázáram – 1000–15 000 Nm 3/h,w Égetőkamra hőfoka – 250–450 °C,w Belső hőhasznosítás hatásfoka – max. 85%,w Alkalmazás – alacsony–közepes koncentrációknál,katalizátormérgek távollétében.Koncentrációnöveléssel kombinálttermikus utóégetőTisztagáz kéményTisztagáz kéményIgen nagy gázmennyiségek és alacsony károsanyag-koncentrációesetén egy adszorpciós felkoncentrálóegység segítségével nagymértékbencsökkenthetők a termikus utóégető berendezésméretei.A zeolitból készült rotor a véggáz mintegy 90%-át megtisztítva engedi át magán. Az adszorbeáltszénhidrogének a maradék véggázba kerülnek.Ennek a megnövelt koncentrációjú véggázáramnaka további tisztítása egy termikus utóégető berendezésbentörténik.Miután az adszorpció alacsony hőmérsékletenmegy végbe, csak hideg véggáz esetén gazdaságos.52 MAGYAR GRAFIKA 2006/2

LevegőTermikus, katalitikus,regeneratív utóégetőHővisszanyerésRegenerációslevegő ventillátorHideg levegőDeszorpciós levegőSzennyezettlevegőTisztagázZeolitrotorFolyamatventillátor4. ábra. Koncentrációnöveléssel kombinálttermikus utóégetőJellemzői:w Tisztítandó véggáz térfogatárama –20 000–200 000 Nm 3 /h,w Alkalmazás – nagyon alacsony koncentrációk,véggázhőmérséklet