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RTO Anlagen

Regenerative Thermische Oxidations-Anlagen

...speichern die in der Brennkammer frei gesetzte thermische Energie in einem keramischen,inerten Bett und geben diese nach dem Wechsel der Durchströmumgs-Richtung - wieder an die zu reinigende Abluft ab. Dieser hoch effiziente Wärmeaustausch führt zu einer erheblichen Reduzierung der Betriebskosten. Die Regenerativen Thermischen Oxidations Anlagen werden als Zwei-oder Mehr-Betten mit inertem, keramischen Wärmeaustauscher-Materialen ausgeführt.

Die Betten wirken als “Erhitzer” und “Rekuperator”, abhängig von der Durchströmungs-Richtung. Die Brennkammer-Temperatur wird – je nach zu oxidierenden Schadstoffen – zwischen 700 °C und 1.350 °C eingestellt.

Durch den regenerativen Wärmeaustausch werden thermische Wirkungsgrade von bis zu 98 % erreicht.

Bei gewissen Schadstoffkonzentrationen ist die durch die VOC´s erzeugte Energie ausreichend, um ohne Zugabe von Brennstoff aus zu kommen, was eine drastische Reduzierung der Betriebskosten zur Folge hat. P&P RTO Anlagen werden von uns als Komplettlösung als Turn-Key Anlage oder als Engineering-Paket angeboten.

Abbildung 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer RTO Anlage:

1.     Rohgas strömt durch einen zuvor erhitzten Keramikwärmespeicher und wird auf rund 90% der Verbrennungstemperatur aufgeheizt

2.     Die VOCs oxidieren und heizen damit die Brennkammer auf. Sollte der Brennwert der VOCs zu niedrig sein, so kann zusätzlich ein Brenner beigestellt werden.

3.     Dass nun gereinigte Gas strömt wiederum über einen Keramikwärmespeicher und heizt diesen auf. Danach geht das abgekühlte Reingas über den Schornstein ins Freie.

4.     Nach einer gewissen Zeit wird durch Gasklappen die Gasrichtung umgekehrt und der Zyklus beginnt von neuem.

Aufgrund der keramischen Wärmespeicher können Aufheizraten von 90-100% erreicht werden. Dadurch kann eine große Menge an Verbrennungsenergie wiedergewonnen werden, wodurch die Energieintensität drastisch gesenkt wird.

RTO-Anlagen werden mit 2 bis 5 Kammern ausgeführt. Abbildung 1 zeigt eine 3 Kammern Ausführung. Eine 3 Kammern Ausführung wird deshalb eingesetzt, damit der Rohgasschlupf so gering als möglich ausfällt. Beim Umkehren der Gasrichtung würde bei einer 2 Kammern Ausführung eine gewisse Menge an Rohgas sofort in den Schornstein entweichen. Um das zu vermeiden wird eine dritte Kammer dazu geschaltet. Während in Kammer 1 Rohgas eintritt und in Kammer 2 Reingas austritt wird die Kammer 3 mit Luft gespült. Damit wird das restliche Rohgas in die Brennkammer geschoben. Dann wird Kammer 1 gespült, Kammer 2 mit Rohgas beschickt und Kammer 3 mit Reingas aufgeheizt. Dadurch bleibt der Rohgasschlupf sehr gering. Bei größeren Rohgasmengen wird eine 5 Kammern Variante vorgezogen.

 

Eine weitere Ausführungsvariante liegt in der Platzierung des Gasventilators. Man kann denn Ventilator sowohl saugseitig als auch druckseitig ausführen. Eine druckseitige Ausführung hat den Vorteil, dass der Ventilator thermisch nicht beansprucht wird, da er mit dem heißen Reingas nicht in Berührung kommt. Eine saugseitige Ausführung hat den Vorteil, dass die gesamte RTO-Anlage im Unterdruck gefahren wird. Dadurch wird bei Leckagen nur Umgebungsluft angesogen und es tritt kein Rohgas aus.

 

Eine Weiterentwicklung der RTO-Anlage ist die Katalytische RTO-Anlage. Dabei durchströmt das Rohgas nach dem Keramikwärmespeicher ein Katalysatorbett. Im Katalysatorbett oxidiert das Rohgas bei weit geringeren Temperaturen wodurch Energie eingespart wird. Katalytische RTO-Anlagen sind damit von den Energiekosten die günstigste Variante aller bisher genannten Ausführungen.

 

Wärmespeicher

Herzstück der RTO-Anlagen sind die Wärmespeicher die das Gas aufheizen bzw. Energie aus dem Gas rückgewinnen. Die P&P Gruppe setzt auf hexagonale Keramikkörper anstatt auf quadratische Keramikkörper.

Abbildung 2 erläutert den Unterschied zwischen beiden Varianten.


P&P bietet sowohl klassische RTO Anlagen als auch katalytische K-RTO Anlagen an und wir verwenden dabei unsere speziellen hexagoalen Wabenkörpersteine

 

Hexagonale Keramikkörper haben im Gegensatz zu quadratischen mehr Kontaktpunkte für den Wärmeaustausch und geringere Totzonen. Dadurch erzielen hexagonale Keramikkörper wesentlich höhere Wiederaufheizraten. Zudem bieten hexagonale Keramikkörper die dichteste Packungsmöglichkeit wodurch Keramikwärmetauscher noch kompakter gebaut werden können. Dadurch können 15% mehr Gaskanäle realisiert werden, was in eine 15% größere Durchströmung resultiert und damit zu einem geringeren Druckverlust führt.

 

Ein weiteres Augenmerk liegt in der Gasverteilung in solchen Wärmetauschern. Untersuchungen haben gezeigt, dass durch Strömungseffekte in den Keramikmedien die Wärmübertragung suboptimal funktioniert, wie in Abbildung 3 dargestellt.

 

Abbildung 3 zeigt, dass sich der Großteil der Wärmeenergie in der Mitte des Wärmetauschers speichert. Dadurch verringert sich Wirkungsgrad des Wärmetauschers was wiederum bedeutet, dass die Energiekosten der RTO-Anlage steigen. Abhilfe schafft ein Verteilerboden, der das Gas gleichmäßig verteilt.

 

Abbildung 4 zeigt, wie der eingesetzte Verteilerboden die Wärme gleichmäßig über den Wärmetauscher verteilt. Dadurch wird die Wärmerückgewinnungseffizienz wesentlich gesteigert was sich wiederum positiv auf die Gesamtanlage auswirkt.

Durch Hexagonale Zellen und Gasverteilerböden gelingt es der P&P Gruppe die Wärmetauscher der RTO-Anlagen wesentlich effizienter zu gestalten, wodurch Energiekosten gesenkt werden können und die Gesamtanlage ökonomischer betrieben werden kann.

 

Wärmeabfuhr bei autothermen Prozessen:

Gegebenen Falls das der Heizwert der VOCs größer ist, als die benötigte Energie um diese zu oxidieren, wird sich die Brennkammer über die Zeit immer mehr aufheizen. Um thermische Beschädigungen zu vermeiden wird meist eine Heißgasklappe installiert um die überschüssige Energie in den Schornstein zu leiten. Diese Methode ist technisch nur mit erheblichem Aufwand zu realisieren (schwierige Implementation der Heißgasklappen bei hohen Temperaturen) und sorgt noch dafür, dass kostbare Energie verloren geht.

Um diese Probleme auszumerzen bietet die P&P Gruppe ein Thermalsalzsystem zur Wärmerückgewinnung an 

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