How does a RTO work?
How does a RTO work?
Last van gevaarlijke of onaangename emissies bij het productieproces? Een regeneratieve thermische oxidator (RTO) verwijdert vluchtige organische stoffen (VOC), gevaarlijke luchtverontreinigende stoffen (HAP’s) en onaangename geurtjes. Het grootste voordeel is dat je met een RTO het energieverbruik en dus ook de kosten kunt drukken door de gegenereerde thermische energie opnieuw te gebruiken. Maar hoe gaat het proces van een RTO nu precies in zijn werk?
Hoe werkt een RTO?
Thermische oxidatie zorgt voor een naverbranding van de vervuilde luchtstroom. Een regeneratieve thermische oxidator (RTO) onderscheidt zich van een gewone thermische oxidator doordat een groot deel van de warmte gerecupereerd wordt door middel van twee, drie of meer keramische bedden.
De inkomende luchtstroom in de RTO is meestal beladen met heel wat polluenten (VOC). De lucht wordt gezuiverd door deze polluenten te verbranden. In een eerste fase van dit proces wordt de lucht verwarmd tot aan het verbrandingspunt in één van de keramisch bedden. Na verbranding van de solventen wordt de lucht afgekoeld doordat een ander keramisch bed de restwarmte van de luchtstroom zal absorberen. De afgekoelde lucht wordt afgevoerd. Het derde bed wordt met de rest van de warme lucht gereinigd. Deze verontreinigde lucht wordt in de aansluitende cyclus samen met de volgende beladen luchtstroom verbrand.
Één keramisch bed van de RTO staat dus in voor de verbranding van de polluenten, het tweede bed staat in voor de afkoeling van de luchtstroom en het derde bed wordt op dat moment gereinigd. Dit proces wordt telkens opnieuw herhaald, maar de functies van de bedden worden telkens doorgeschoven. Het bed dat tijdens de vorige cyclus instond voor de koeling verwarmt nu de luchtstroom. Het gereinigde bed absorbeert en koelt de luchtstroom af en het eerste bed wordt gereinigd. Dergelijk proces van een RTO met deze keramische bedden zorgt ervoor dat veel warmte kan worden gerecupereerd, waardoor de operationele kost sterk daalt.
Wanneer is een RTO zelf onderhoudend?
In een regeneratieve thermische oxidator (RTO) wisselen de keramische bedden constant van functie, waardoor een deel van de warmte hergebruikt kan worden. Maar ook de beladen luchtstroom omvat een zekere energie-inhoud, en door de verbranding van deze polluenten komt die energie vrij in de RTO. Hierdoor kunnen de bedrijfskosten aanzienlijk beperkt worden. Of het systeem zelfonderhoudend kan zijn, is afhankelijk van de grootte van de belading van de solventen. Dat noemen we de berekening van het autothermisch punt en het is een belangrijke parameter voor de dimensionering van een RTO. Om zelf onderhoudend te zijn moet het autothermisch punt van de RTO 1,5 à 2 g VOC/m³ bedragen.
Wanneer de concentratie aan VOC lager ligt dan het autothermisch punt, is de energierecuperatie door middel van de keramische bedden niet voldoende om de verbranding in gang te houden. Daardoor is er dus in sommige gevallen of tijdens de opstart een extra energietoevoer nodig (bv. een extra verbranding van aardgas zorgt dan voor extra warmte).
Hot bypass in een RTO
Bij sommige luchtstromen of productieprocessen zal de concentratie aan VOC hoger liggen dan het autothermisch punt. In deze situaties zal er een overschot aan warmte in de oxidatiekamer van de regeneratieve thermische oxidator (RTO) zijn. Om het warmteoverschot af te voeren kan PCA een hot bypass (bekleed met vuurvast beton) voorzien naar het uitgangskanaal. Deze bypass wordt gestuurd door een specifieke temperatuursonde in de oxidatiekamer van de RTO. Eenmaal een (ingestelde) maximale temperatuur bereikt is, zal deze klep openen en wordt de warmte meteen afgevoerd. Indien er zich op regelmatige basis warmteoverschot voordoet, kan er eventueel ook een warmtewisselaar geplaatst worden.
Burnout systeem in de RTO
Zoals hierboven beschreven spelen de keramische bedden binnen de regeneratieve thermische oxidator (RTO) een belangrijke rol voor warmterecuperatie binnen het verbrandingsproces. Afhankelijk van de samenstelling van de luchtstroom die in de installatie wordt behandeld, kan er polymerisatie optreden in de koude delen van de RTO. Hiermee bedoelen we bijvoorbeeld de vorming van harsen of het achterblijven van kleverige deeltjes in de keramische bedden. Deze deeltjes veroorzaken een toenemend drukverlies en een verlies in warmtecapaciteit met een groter gasverbruik als gevolg. Dit kan worden gecontroleerd door de keramische bedden regelmatig te reinigen aan de hand van een burn out systeem. Hiervoor kan het design van de RTO aangepast worden in de onderste delen van de kamers, zodat de temperatuur onderaan in de keramische bedden kan oplopen tot 400°C om een vergassing van de betreffende stoffen te krijgen. De warme lucht wordt aangevoerd vanuit de oxidatiekamer.
Nabehandeling bij een RTO
De regeneratieve thermische oxidator (RTO) behandelt op een zeer efficiënte manier VOC tot CO2 en H2O. Wanneer er echter gehalogeneerde VOC’s aanwezig zijn in de luchtstroom, zullen er naast CO2 en H20 ook nog andere restproducten ontstaan in de RTO. Voorbeelden hiervan zijn HCl, HBr en SO2. Deze kunnen niet geoxideerd worden in een RTO, maar dienen behandeld te worden in een nabehandelingstechniek zoals bv. een gaswasser.
De componenten HCl, HBr en SO2 zijn goed wateroplosbaar en daarvoor ideale componenten om te absorberen en chemisch te laten reageren in water. In deze situatie is het aangeraden een gaswasser te plaatsen als nabehandelingstechniek. Na de behandeling in de RTO worden de gassen verder afgekoeld om zo tot een goede absorptie te komen. Vervolgens wordt de luchtstroom met basisch water gewassen in de gaswasser om de gevormde zuren uit de gasstromen te verwijderen. Om de drukverliezen binnen de gaswasser zoveel mogelijk te beperken, kan geopteerd worden voor aangepast pakkingmateriaal.
Tot slot zijn er voor bepaalde componenten strikte emissielimieten die niet bereikt kunnen worden door enkel een behandeling in een RTO installatie. Om na te gaan wat de beste voor-/nabehandeling is, moeten er per specifieke situatie testen worden uitgevoerd. In bepaalde gevallen kan met behulp van simulatiesoftware nagegaan worden of de gevraagde emissielimieten kunnen behaald worden. In andere gevallen is er nog maar weinig kennis voorhanden en dienen piloottesten uitgevoerd worden. Op basis hiervan kan niet alleen de technische haalbaarheid nagegaan worden, maar kan ook een economische analyse uitgevoerd worden (CAPEX – OPEX – voor en nadelen van elke techniek) in de vorm van een studie. PCA kan u hierbij begeleiden.
Heb je nog bijkomende vragen hierover? Of ben je op zoek naar een RTO of andere luchtbehandeling? Neem gerust contact op met onze specialisten!
