Luchtemissiebeperkende techniek – Ionisator

Inhoud

• Varianten en synoniemen
• Verwijderde stoffen
• Werkingsprincipe
• Toepasbaarheid
• Varianten techniek
• Installatie, ontwerp en onderhoud
• Milieuaspecten
• Financiële aspecten

Varianten en synoniemen

Ionisator, actieve zuurstof injectie, ozoninjectie, plasma-zuivering, koud plasma, plasmazuivering.

Verwijderde stoffen

Vooral: geur en in mindere mate: VOS.

Werkingsprincipe

Het werkingsprincipe van een ionisator als emissiebeperkende techniek berust op oxidatie van geurstoffen door ozon en andere hoogreactieve stoffen (radicalen). Ionisatie is een proces waarbij een atoom 1 of meer elektronen verliest en zo positief wordt geladen. Wanneer voldoende atomen geïoniseerd zijn om het elektrische karakter van een gas merkbaar te veranderen, spreekt men van plasma. De meest actieve deeltjes in dit proces zijn zuurstof- en OH-radicalen. Zuurstofmoleculen (O₂) worden zo tot ozon (O₃) geoxideerd.

Voor een effectieve geurbestrijding volstaat meestal een gedeeltelijke oxidatie van de geurstoffen. Er treedt geen noemenswaardige temperatuurstijging op, waardoor deze techniek ‘koude’ oxidatie wordt genoemd.

De ionisatie wordt gebruikelijk in een elektrisch veld onder hoogspanning opgewerkt met schone gefilterde lucht, waarna de geïoniseerde lucht in de afgasstroom wordt ingespoten. De ionisatie kan ook rechtstreeks in het afgas worden uitgevoerd. Dit is efficiënter maar gevoeliger voor vervuiling.

Toepasbaarheid

De techniek wordt met name toegepast om geurstoffen en/of lage concentraties VOS uit een gasstroom te verwijderen. Voor deze taak zijn ze energie-efficiënter dan alternatieven zoals een thermische naverbrander.

Koude oxidatie wordt toegepast in de volgende sectoren:

• slachthuizen
• slibverwerkers
• voedingsmiddelen-, genotsmiddelen- en diervoederindustrie
• waterzuiveringsinstallaties

Zeer Zorgwekkende Stoffen

Koude oxidatie technieken zijn in beginsel ongeschikt voor ZZS Klik hier voor uitleg over dit begrip (opent in popup)-houdende afgasstromen omdat de te behalen emissiewaarden niet laag genoeg zijn om te voldoen aan de emissiegrenswaarden van ZZS.

Combinatie van technieken

Een combinatie met stoffiltering is nodig als een gasstroom niet stofvrij is, omdat de ionisator anders het effect zal hebben van een elektrostatische precipitator. Verdere combinaties van technieken zijn in principe mogelijk, maar niet gebruikelijk vanwege het toepassingsgebied.

Prestaties

De prestaties van een ionisator zijn zeer situatie-specifiek. Het is mogelijk om geurvrachten significant te verlagen, mits de apparatuur goed is afgesteld. Daarom zijn haalbaarheidstests noodzakelijk om het rendement in een praktijksituatie te achterhalen.

Reductie van VOS-vracht is mogelijk, maar zelden het hoofddoel van een ionisator.

Randvoorwaarden

• Debiet [Nm3/uur]: Ionisatie: 1.000 – 200.000 Nm³/uur
• Temperatuur [°C]: 20 – 200
• Druk [bar]: Atmosferisch
• Drukval [mbar]: Enige
• Vochtgehalte [%]: Ionisatie in het afgas: laag vochtgehalte, vanwege risico op condensatie en kortsluiting
• Ionisatie in lucht: geen beperking voor het vochtgehalte van het afgas.
• Verblijftijd: Enkele seconden
• Stof: Ionisatie in het afgas: laag stofgehalte, omdat de ionisator anders werkt als elektrostatische precipitator. Ionisatie in lucht: geen beperking voor het stofgehalte van het afgas.
• Ingaande concentratie: < 500 mg/Nm³ VOS

Varianten techniek

Ionisatie van het afgas

Het afgas wordt door een reactorkamer geleid, en hierin door middel van elektrodes onderworpen aan een sterk elektrisch wisselveld (30 – 40 kV). Als een stofrijke gasstroom rechtstreeks in de reactor wordt gestuurd, gedraagt deze zich als een elektrostatische afscheider (ESP). Om de reactor schoon te houden moet in dat geval een reinigingssysteem worden geïnstalleerd of handmatig worden gereinigd. De reiniging kan gebeuren door vibratie, perslucht of water. Bij stofvrije luchtstromen is dit reinigingssysteem niet noodzakelijk. Bij rechtstreekse behandeling is verwijdering van organische stoffen mogelijk.

Niet meer gebruikelijk maar na de eigenlijke ionisatiestap kan de luchtstroom nog over een katalysator geleid worden. Deze werkt op kamertemperatuur en zorgt voor een verwijdering van de aanwezige ozon en zorgt voor een verdere oxidatie van de te verwijderen componenten.

Ionisatie van lucht (zijstroominjectie, actievezuurstofinjectie)

Bij te hoge temperaturen, te hoge stofconcentraties of corrosieve gassen in het afgas wordt schone lucht geïoniseerd (20 – 30 kV), die vervolgens in het afgas wordt ingespoten. Omdat het afgas wordt ‘verdund’ is, kan in sommige gevallen de werking minder efficiënt zijn bij dan rechtstreekse ionisatie. Zo zal er wel een modificering van de geurmoleculen optreden door gedeeltelijke oxidatie maar nauwelijks verwijdering van de organische vracht (VOS). De hoeveelheid inspoten geïoniseerde lucht bedraagt gebruikelijk 5 – 15% van de afgasstroom.

Installatie, ontwerp en onderhoud

Koude oxidatie is een systeem dat eenvoudig te installeren en onderhouden is. Als de gasstroom niet stofvrij is, dan moet periodieke reiniging worden ingebouwd, bijvoorbeeld door te spoelen met water.

Monitoring

Monitoring van de spanning is noodzakelijk, eventueel kunnen de in- en uitgaande concentraties VOS worden gemeten.

Milieuaspecten

De belangrijkste voordelen zijn:

• compacte installatie
• nagenoeg geen opstarttijd
• werkzaam bij lage temperatuur
• ongevoelig voor varianties in het gasdebiet en VOS-concentratie

Nadelen zijn:

• bij toepassing op VOS-stromen met grote moleculen zullen deze moleculen reageren tot kleinere VOS-moleculen, maar de VOS-vracht als totaal wordt nauwelijks lager
• ongeschikt voor gasstromen met hoge concentraties VOS
• restconcentratie ozon mogelijk

Hulpstoffen en energie

Water: Niet van toepassing.

Chemicaliën: Niet van toepassing.

Energieverbruik: Elektriciteit voor ionisatie.

Milieuafwegingen

Terugwinning: Niet van toepassing.

Lucht: Restemissie van ozon is mogelijk (zonder katalysator). In industriële toepassingen blijft de ozonemissie onder 1 – 3 ppm.

Afvalwater: Eventueel spoelwater om de ionisator schoon te maken in het geval van directe ionisatie van het afgas.

Afval: Bij aanwezigheid van stof kan een vaste afvalstof worden gevormd. Een eventuele katalysator zal periodiek moeten worden vervangen en is ook afval.

Veiligheid: Beveiliging tegen de hoge elektrische spanningen.

Financiële aspecten

Toelichting bij de kostencijfers: De genoemde kosten zijn gebaseerd op VITO LUSS: Ionisatie en op leveranciersinformatie.

Investeringen [EUR per 1.000 Nm³/uur]: 3.000 – 10.000

Jaarlijkse operationele kosten [EUR per 1.000 Nm³/uur]: 500 – 2.000

Operationele kosten

Dit is een opsplitsing van de operationele kosten. Ze tellen dus niet apart mee bij een kostenberekening. Zie ook Financiële aspecten op de pagina Opbouw van de factsheets.

Personeel [uur/week] 1 – 2 dagen per jaar

Materiaal: Geen verbruik van materiaal.

Energieverbruik [kWh/1.000 Nm³]: 0,3 – 3 (ionisator)

Baten: Geen

Kostenbepalende parameters: Afgasdebiet en geurconcentratie

Informatiebronnen

1. Handreiking luchtemissiebeperkende technieken; DHV, 15 april 2009
2. BREF Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector, 2016
3. VITO LUSS: Ionisatie