Luchtemissiebeperkende techniek – Stofwasser

Inhoud

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

Varianten en synoniemen

• Stofwasser, natte ontstoffer, wet dust scrubber
• Venturiwasser, venturiscrubber, wervelwasser, lamel-dust-scrubber
• Sproeitoren, rotatiewasser, dynamische wasser

Verwijderde stoffen

Vooral: druppels, stofdeeltjes

In mindere mate: ammoniak, geur, H₂S, HCl en HF, SO₂, VOS

Werkingsprincipe

Het werkingsprincipe berust op scheiding door verschil in massa van vaste deeltjes ten opzichte van de gassen in een afgasstroom.

Bij natte ontstoffing wordt het stof afgescheiden door intensieve menging van de afgassen met water, meestal in combinatie met afscheiding van de grofste deeltjes door centrifugale kracht. Het gas wordt daarvoor tangentiaal (invoer schuin vanaf de zijkant van de wasser) in de stofwasser gevoerd. De afgevangen vaste stof wordt opgevangen in het onderste deel van de stofwasser.

Het hoofddoel is de afvangst van stof. Ook zullen stoffen oplossen in het waswater, net als bij een gaswasser: anorganische stoffen zoals SO₂ en NH₃ en VOS, zware metalen die zich op het stof kunnen bevinden, of andere wateroplosbare gassen in het afgas.

Toepasbaarheid

De techniek wordt met name toegepast om kleine stofdeeltjes (PM10) te verwijderen uit afgasstromen terwijl ook anorganische gassen zoals NH₃ en SO₂ worden verwijderd.

Zeer Zorgwekkende Stoffen

Stofwassing is minder geschikt voor afvangen van ZZS Klik hier voor uitleg over dit begrip (opent in popup)-houdende stromen omdat de te bereiken emissieconcentratie doorgaans te hoog zal zijn om te voldoen aan de emissiegrenswaarden voor ZZS.

Combinatie van technieken

Stofwassers kunnen gecombineerd worden met andere technieken, waarbij rekening gehouden moet worden met het feit dat de afgassen na een natte stofwasser verzadigd zijn met vocht. Ook zal de temperatuur van de afgassen na de stofwasser sterk zijn gedaald, dat kan een voordeel of nadeel zijn afhankelijk van de toepassing.

Prestaties

De prestaties zijn in de volgende tabel aangegeven. De restconcentratie wordt bepaald door de deeltjesgrootte, mate van verneveling in de wasser en drukval. De gepresenteerde waarden zijn afhankelijk van de specifieke configuratie, bedrijfscondities en af te vangen stof. De waarden zijn in principe gebaseerd op halfuurgemiddelde waarden.

Randvoorwaarden

Debiet [Nm³/uur]:

• Stofwasser: 1.800 – 170.000
• Venturiwasser: 720 – 100.000
• Sproeitoren: 2.500 – 170.000

Temperatuur [°C]: <370

Druk [bar]: atmosferisch

Drukval [mbar]:

• 20 – 50 (stofwasser, sproeitoren)
• 20 – 250 (venturiwasser)

Vochtgehalte [%]: Geen beperkingen

Verblijftijd: Enkele seconden

Stof:

• <11 gram/m³ (stofwasser)
• Geen beperkingen (sproeitoren)
• <115 gram/m³ (venturiwasser)

Varianten techniek

Stofwasser

De basisuitvoering van een stofwasser is gelijkend aan een gaswasser, maar nu specifiek gericht op het uitwassen van stofdeeltjes. Het stof wordt afgescheiden door intensieve menging met water, maar ook door sterke centrifugale krachten. De constructie van een stofwasser is gericht op het optimaliseren van een of beide van deze factoren.

Venturiwasser

Een venturiwasser bestaat uit een convergerende hals (het nauwste deel van de venturibuis), een divergerende expansiekamer met daarna een druppelafscheider. Het stof/gasmengsel stroomt door de venturibuis en bereikt in de hals de hoogste snelheid. Daarna komt het mengsel in de expansiekamer waarin de gassnelheid weer vermindert. De vloeistof wordt in of voor de hals aan de gasstroom toegevoegd. In de hals van de venturibuis vindt dan een intensieve menging plaats tussen gas en vloeistof.

Door de hoge snelheid van gas en vloeistof valt het water in fijne waterdruppels uiteen waardoor intensief contact tussen gasfase en vloeistoffase wordt gerealiseerd. Om deze fijne druppelverdeling te bereiken is relatief veel energie nodig.

Venturiwassers kunnen worden toegepast voor het verwijderen van kleine deeltjes (< 1 µm) uit een gasstroom, al wordt in het algemeen het rendement wel snel kleiner naarmate de deeltjes kleiner worden. Ze kunnen echter ook voor grotere deeltjes worden gebruikt, hoewel het energieverbruik dan relatief hoog is ten opzichte van concurrerende technieken.

Venturiwasser met lamellen

Bij een venturiwasser met lamellen zijn in de overgang van de vernauwing (venturi) naar de expansiekamer zogenaamde lamellen gemonteerd welke van beide zijde met sproeiers worden verneveld. De sproeiers variëren in diameter zodat er kleinere en grotere druppels worden uitgestoten, waarbij dus kleine en grove stofdeeltjes worden afgevangen en opgenomen in het spoelwater.

De expansiekamer heeft een specifieke bolle vorm welke ook wordt besproeid. De bolle vorm is dusdanig ontworpen dat de werveling van de luchtstroom, uit de venturi, tegen deze bolle vorm botst en op het oppervlakte van het waterbassin dat eronder is gesitueerd. Door specifiek op deze bolle vorm te sproeien met diverse sproeiers wordt een extra nabehandeling van de stofafvang gerealiseerd.

Dit type wasser heeft een wijdere vernauwing, en daarmee een lagere drukval en laag energieverbruik in vergelijking met de gebruikelijke venturiwassers.

Sproeitoren

De wasvloeistof wordt door een sneldraaiende verstuiverschijf of door roterende sproeiers respectievelijk in kleine druppels uiteengeslagen of verdeeld, waardoor een groot contactoppervlak tussen druppels en gas ontstaat. Er zijn ook uitvoeringen van sproeitorens zonder draaiend schoepenwiel. Het gas wordt tangentieel (schuin aan de zijkant) in de ontstoffingskamer geleid. Door centrifugale krachten en de roterende verstuiving worden stofdeeltjes naar de wand van de wasser gesleurd, waardoor een hoog afscheidingsrendement haalbaar is. Het afgescheiden stof moet worden ontwaterd en afgevoerd.

Installatie, ontwerp en onderhoud

Stofwassers zijn relatief compacte installaties. Voor venturiwassers kan een vloeistof / gas verhouding van 0,5 – 5 m³ per 1.000 m³/uur worden verwacht. De druppelvanger kan wel enkele malen groter zijn dan de overige onderdelen van de stofwasser. Dit geldt in mindere mate voor venturiwassers met lamellen. Onderhoudskosten voor een stofwasser kunnen hoog zijn als het een sproeitoren betreft vanwege de vele bewegende delen, terwijl een venturiwasser juist nauwelijks onderhoud vereist. Bij de constructie worden bij voorkeur erosie- en corrosiebestendige materialen gebruikt. Vervuiling van de druppelvanger moet regelmatig worden gecontroleerd.

In principe is er weinig onderhoud nodig voor de venturiwasser. Voorwaarde is wel dat de opgevangen stof direct, of relatief snel uit het spoelwater wordt verwijderd bij hergebruik van het spoelwater.

Monitoring

Reguliere monitoring is noodzakelijk in de vorm van het meten van in- en uitgaande stofconcentratie, de drukval over de wasser, de vloeistof/gas-verhouding, afvalwaterproductie en de pH van het spoelwater. Daarnaast is regelmatige inspectie nodig van de installatie zodat corrosie vroeg wordt ontdekt en hersteld kan worden.

Milieuaspecten

De belangrijkste voordelen zijn:

• geschikt voor gasstromen met ontvlambare en/of explosieve componenten
• gelijktijdige afvang van stof en anorganische gassen
• relatief klein ruimtebeslag

Nadelen zijn:

• waterverbruik en productie van afvalwater.
• geluidshinder mogelijk

Hulpstoffen en energie

Waterverbruik: 500 – 5.000 [liter/1.000 Nm³]

Chemicaliën: Eventueel toegevoegde chemicaliën om corrosieve stoffen te neutraliseren of om de efficiëntie te verhogen.

Energieverbruik: Elektriciteit voor pomp en ventilator.

Milieuafwegingen

Terugwinning: Mogelijk, maar wordt bemoeilijkt doordat het stof zich in een natte, potentieel met anorganische gassen verontreinigde slurry bevindt.

Lucht: Een zichtbare rookpluim is mogelijk doordat de afgasstroom verzadigd is met vocht.

Afvalwater: Productie van afvalwater

Afval: Slurry

Veiligheid: Geen bijzondere vereisten, behalve beveiliging tegen bevriezing.

Financiële aspecten

Investeringen [EUR per 1.000 Nm³/uur]:

• 2.000 – 10.000: stofwasser
• 5.000 – 15.000: venturiwasser
• 8.000 – 30.000: sproeitoren

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

• 150 – 2.000: stofwasser
• 500 – 2.000: venturiwasser
• 300 – 2.000: sproeitoren

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]: 2 – 14 dagen per jaar

Materiaal: Geen verbruik van materiaal.

Energieverbruik [kWh/1.000 Nm³]:

• 0,4 – 2,7 (sproeitoren)
• 0,5 – 7 (venturiwasser)

Baten: Geen indien het afvalwater niet nuttig kan worden hergebruikt.

Kostenbepalende parameters: Schaalgrootte (debiet), samenstelling van het afgas en eventuele aanwezigheid van corrosieve stoffen.

Informatiebronnen

1. Handreiking luchtemissiebeperkende technieken; DHV, 15 april 2009
2. BREF Waste Gas Management and Treatment Systems in the Chemical Sector; first draft, 2019
3. BREF Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector, 2016
4. VITO LUSS: stofwassing algemeen
5. Leverancier: CleanAllAir Industriële luchtwassers, Mesys Industrial Air Systems