Bij directe droging van spaanders/stroken stikstofoxiden (NOx) verwijderen d.m.v. selectieve niet-katalytische reductie (SNCR)

Proces(sen)

Vervaardiging van plaatmaterialen nl. …

• Spaanplaten: drogen
• Oriented Strand Board (OSB) platen:  drogen

Beschrijving

Voor een uitvoerige bespreking (ontwikkelingsstadium, toepasbaarheid randvoorwaarden), voor- en nadelen milieu, financiële aspecten, …) van selectieve katalytische reductie (SCR) wordt verwezen naar http://www.infomil.nl en het beslisondersteunend systeem luchtzuiveringstechnieken (LUSS).

Selectieve niet-katalytische reductie verwijdert NOx door het injecteren van een reducerend reagens, in de verbrandingskamer (de reactie tussen NOx en reductans vindt dus in de verbrandingskamer). Meestal wordt ammoniak gebruikt als reductans. De optimale temperatuur bedraagt in dit geval 930 - 980 °C. Ook ureum wordt gebruikt, maar dan bij een temperatuur tussen 950 - 1 050 °C. Temperatuur, verhouding van reductans en reactant en verblijfstijd zijn de belangrijkste parameters voor de efficiency.

→ SNCR is niet technisch haalbaar bij klassieke branderkamers met combibranders (ruimte in verbrandingskamer <<, verblijftijd <<), wel bij ‘grate incinerators’ (roosterovens) (Bron: Büttner)

• Vroeger, directe drogers bedreven op aardgas en stookolie, nu, veelal op houtstof (‘sanding dust’ and ‘screening dust’), echter bij gebrek aan houtstof, ook op aardgas en stookolie → gebruik van combibranders met toevoeging van primaire, secundaire en tertiaire lucht met oog op volledige verbranding

• Laatste jaren: gebruik van verticale verbrandingskamers met combibranders (vb. laatste nieuwe droger bij Unilin Boards)
  • Verblijftijd: < 1,5 sec
  • Temperatuur:
  • in verbrandingskamer: ca. 700 à 850 °C, afhankelijk van belasting
  • na mengkamer (dus aan ingang van droger): ca. 400 °C
  • aan uitlaat van droger: ca. 120 °C

Daar het proces, met name het persen, steeds verder geoptimaliseerd wordt, is er steeds minder houtstof ter beschikking.

• Opties zijn dan:
  • Aankoop van houtstof bij derden (die geen thermische behoefte hebben)
  • Overschakeling op aardgas / stookolie
  • Overschakeling op houtafval en ander afval, dan echter roosteroven (‘grate incinerator’) nodig
• Bij ‘grate incinerators’ of roosterovens is SNCR technisch haalbaar daar:
  • Ruimte in verbrandingskamer >>
  • Verblijftijd >> (idealiter: > 2 sec, de verblijftijd is belangrijk om een zo goed mogelijk omzetting van NOx te bekomen. Een te korte verblijftijd resulteert in een onvolledige reactie van NOx waarbij NH₃ wordt geëmitteerd.)
  • Temperatuur: ca. 850 - 1.000 °C (randvoorwaarde: 800 - 1.100 °C, idealiter: 930 - 980 °C bij injectie van ammoniak, 950 - 1 050 °C  bij injectie van ureum, bij te lage temperatuur toename van NH₃ slip [1])
  • Vb. Fritz Egger GmbH (St. Johann, Tirol), nieuwe verbrandingsinstallatie met rooster, dit voor de verbranding van biomassa (chips), gebruikt voor verwarming van droger, maar ook pers en uitgerust met SNCR.
• Bij klassieke verbrandingskamer met combibrander is SNCR echter niet technisch haalbaar daar:
  • Ruimte in verbrandingskamer << / Verblijftijd <<
    Hoe kleiner de verbrandingskamer, hoe vlugger de rookgassen vermengd worden met de retourlucht uit de droger en hoe minder tijd er is om een goede reactie te krijgen met het reductans.
    De grootte van de verbrandingskamer is afhankelijk van het vermogen van de brander. In alle gevallen is deze zo ontworpen om een korte verblijftijd te hebben < 1,5 sec.
• Temperatuur <<

De oude verbrandingsinstallatie (voor directe droging) bij Fritz Egger GmbH (St. Johann, Tirol) was eveneens uitgerust met SNCR. De toepassing van SNCR zorgde niet voor de verhoopte resultaten. Ook hier waren de verblijftijd en de temperatuur de limiterende factoren.

→ Een bijkomende technische beperking bij directe droging is de capaciteitsvariatie (variatie in throughput) en de daardoor wisselende werkingsomstandigheden (temperatuur) in de verbrandingskamer (Bron: Büttner, ook aangehaald in [Vanderstraeten et al., 2004])

SNCR kan toegepast worden bij voldoende constante en stabiele verbrandingsprocessen. Bij direct gestookte drogers wordt het vermogen gemoduleerd in functie van de warmtebehoefte van de droger en zullen temperatuursvariaties optreden in de verbrandingskamer.

Bij een daling van de warmtebehoefte van de droger daalt niet enkel het debiet van de drooggassen, maar ook de temperatuur en komt men buiten de ideale temperatuursrange voor de toepassing van SNCR.

SNCR vereist verder een hoog verbruik van ammoniak of ureum. Een kleine hoeveelheid van het reagens wordt niet verbruikt en dus geëmitteerd. Dit risico stijgt bij een wisselende belastingen van de ketel. Bij de installatie van SNCR zijn er dan ook bijkomende veiligheidsmaatregelen vereist. De modulerende werking van de directe gestookte drogers naar gelang van de warmtebehoefte maakt dat de omstandigheden voor toepassing van SNCR niet optimaal zijn.

Bij indirecte drogers kan SNCR eventueel wel toegepast worden omdat hierbij het verbrandingsproces ontkoppeld is van het droogproces en onder bepaalde omstandigheden (bv. nog andere warmte-afnemers) een werking bij voldoende constante belasting wel kan gegarandeerd worden.

Toepassing in Vlaanderen

In een bevraging (zie bijlage 5) hebben we geïnformeerd naar voorbeelden van directe drogers (voor drogen van spaanders, stroken) uitgerust met SNCR.

In Oostenrijk zijn er, volgens de bevraging, (directe) drogers uitgerust met SNCR. Voor verdere details werd verwezen naar [UBA, 2006].

Volgens [UBA, 2006] is SNCR ‘stand der technik’ voor directe drogers. De haalbare emissieniveaus (‘stand der technik - emissionswerte’) zijn:

• NOx: 100 - 200 mg/Nm³ (17% O₂) (d.m.v. SNCR en optimalisatie van bedrijfsvoering);
• NH3 (ten gevolge van injectie van reagens): 5 - 10 mg/Nm³ (17% O₂) (d.m.v. optimalisatie van SNCR).

We willen evenwel opmerken dat Fedustria sterk voorbehoud maakt bij de Oostenrijkse studie en haar conclusies (o.a. haalbare emissieniveaus). Volgens informatie van Fedustria werd de studie uitgevoerd zonder de sector te consulteren en staat de Oostenrijkse sector dan ook niet achter de studie.

[UBA, 2006] maakt melding van één installatie, één directe droger, uitgerust met SNCR, nl. de (oude) installatie bij Fritz Egger GmbH (St. Johann, Tirol):

• Productie van spaanplaten en veredelingsproducten
• Type droger = trommeldroger
• Vermogen van droger = 30 MW
• Type verbrandingsinstallatie = verbrandingskamer met stof/gas-brander
• Brandstof = houtstof + aardgas
• Uitgerust met gaswasser, natte elektrofilter en injectie van ureum (SNCR)

Zoals eerder reeds werd aangegeven, werd deze installatie inmiddels vervangen. De toepassing van SNCR zorgde niet voor de verhoopte resultaten.

De overige installaties uitgerust met SNCR, waarvan melding wordt gemaakt in [UBA, 2006], zijn niet gekoppeld aan directe droging van spaanders/stroken. [2]

Ook in Duitsland zijn er, volgens de bevraging, (directe) drogers uitgerust met SNCR. Verdere details aangaande deze drogers konden niet ter beschikking worden gesteld.

De TA Luft (Duitsland) [3] schrijft een emissie(grens)waarde van 350 mg/m³ (17% O₂) (d.i. 875 mg/m² bij 11% O₂) voor. Hieruit kan worden afgeleid dat in de TA Luft secundaire maatregelen voor NOx-emissiereductie niet als ‘stand der technik’ worden beschouwd, wel dienen primaire maatregelen zoveel als mogelijk toegepast te worden teneinde aan de emissie(grens)waarde te voldoen.

→ Op basis van de beschikbare informatie, kunnen we aannemen dat, ook elders in Europa, SNCR geen gangbare techniek is voor de verwijdering van stikstofoxiden (NO_x) bij directe drogers, dit wegens de verschillende technische beperkingen (o.a. capaciteitsvariatie) die in deze paragraaf beschreven worden.