Beschrijving maatregel
Proces/deelproces: Beperking van stofemissies
Beschrijving
Een cycloon is een centrifugaalafscheider, waarbij de verontreinigde lucht hetzij tangentiaal hetzij axiaal in de afscheidingsruimte wordt gebracht. De intredende lucht wordt automatisch gedwongen om een snel ronddraaiende dubbele spiraalbeweging aan te nemen. Deze dubbele spiraalbeweging bestaat uit een buitenstroming, die spiraalvormig naar beneden stroomt en een binnenstroming, die spiraalvormig naar boven stroomt. Op het grensvlak van beide stromingen gaat de lucht van de ene stroming naar de andere. De deeltjes worden naar de buitenwand uitgeslingerd en verlaten de afscheider via een aan de onderzijde gesitueerde ontvangstruimte (Novem, 2000).
De centrifugaalkracht is, bijvoorbeeld door het verhogen van de ingangssnelheid van de luchtstroom, variabel en kan aanzienlijk groter zijn dan de zwaartekracht. Het is duidelijk dat met behulp van deze kracht een hoger rendement en daardoor een lagere restemissie kan worden verkregen dan met behulp van de zwaartekracht. Ook voor kleinere deeltjes, tussen 5 en 100 µm, zijn uitvoeringsvormen beschikbaar met goede karakteristieken.
Cyclonen met een diameter onder 0,3 m worden niet meer afzonderlijk gebruikt maar worden in parallel samengebouwd tot multi-cyclonen. De aanstroming van het gas gebeurt niet meer tangentiaal, maar axiaal, waarna het gas via leidschoepen in werveling wordt gebracht. Een multicycloon is gevoelig voor een goede verdeling van het gas over de kleine cyclonen. Indien de verdeling niet correct is, kan terugstroming van het gas en verstopping optreden.
Figuur 30:Cyclonen: a) cycloon b) multicycloon
High throughput cyclonen hebben een diameter van meer dan 1,5 m en zijn geschikt voor het afscheiden van deeltjes van 20 ?m en groter.
De "high efficiency" cyclonen (pencil cyclonen) hebben een diameter die ligt tussen 0,4 en 1,5 m en zijn toepasbaar voor het afscheiden van deeltjes van 10 ?m en groter.
Andere types cyclonen zijn:
Elektrocyclonen: Door het aanleggen van een elektrisch veld tussen het centrum en de wand van de cycloon wordt de drijvende kracht op de deeltjes naar de wand verhoogd waardoor een hoger afscheidingsrendement wordt bekomen.
"Secundary flow enhanced cyclone": in een cylindrische behuizing wordt het primaire gas, het te reinigen gas, onderaan ingebracht met een draaibeweging. Door tangentiële inbreng van secundaire lucht bovenaan worden de centrifugale krachten op de deeltjes vergroot waardoor de verwijderingsefficiëntie wordt verhoogd. De secundaire lucht kan zuivere of gereinigde lucht zijn.
Combinatie van multicycloon met doekenfilter: dit is een combinatie van twee technieken namelijk, een multicycloon zoals hierboven beschreven als voorzuivering, en een doekenfilter (zie techniekblad 10) om het afgas vergaand te zuiveren.
Condensatiecycloon: deze cyclonen worden d.m.v. een koelmiddel gekoeld. Bij een bepaalde temperatuur, onder het dauwpunt, kunnen stoffen zoals vetten en water worden uitgecondenseerd en afgescheiden.
Natte cycloon: om het afscheidingssrendementent van fijn stof (< 20 ?m) te verhogen wordt water, juist voor de cycloon, in de aanvoerleiding cycloon verneveld. Het water bindt zich aan het fijne stof en wordt afgevoerd als een slurry.
Micronsep wringing seperator: de werking van dit systeem is naast de vortex werking ook gebaseerd op het fenomeen van secundaire stromingen in een grenslaag. Het systeem bestaat uit een spiraalvormig binnenwerk dat in een omhulsel gelijkend op een cycloon wordt gebracht. Het systeem heeft een rendement van meer dan 99,5 % voor deeltjes groter dan 1 ?m waardoor het zich onderscheid van klassieke cyclonen (bron: LUSS techniekbladen).
Toepassingsgebied
Onderstaande tabel geeft een overzicht van de technische toepasbaarheid van deze maatregel.
|
Vaste |
Vloeibare |
Gasvormige |
Nieuw |
Bestaand |
Klein |
Middelgroot |
Groot |
|
+ |
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Cyclonen werken niet voor deeltjes < 2µm, maar worden ingezet voor grotere stofpartikels en hoog beladen stromen. Deze techniek is wel gevoelig voor variaties in de belading van de rookgasstroom en debieten. Teerpartikels kunnen condenseren in de cyclonen. Voordelen zijn de grote bedrijfszekerheid en de hoge toelaatbare temperatuur (tot 1000°C).
Milieuvoordeel
Het rendement is afhankelijk van het aanbod aan stof en de constante rookgascondities die nodig zijn voor een goede verwijdering. Een afscheidingsrendement van 80-90% is haalbaar met restemissies van 150 mg/Nm³ bij 11%O2 (voor brandstoffen met een laag asgehalte < 0,5-1 gew.%) (pers. communicatie Vyncke). Lagere emissies zijn niet mogelijk daar de aerosolen niet verwijderd kunnen worden.
Cyclonen zijn het meest efficiënt bij hoge luchtintredesnelheid, kleine cycloondiameter en grote cylinderlengte (pencil cyclonen).
Dit in tegenstelling tot de zogenaamde "high throughput" cyclonen, waarbij het grote debiet en dus de grotere afmetingen ten koste gaat van het rendement.
Er wordt veel onderzoek gedaan om de werking en afscheidingsgraad van cyclonen te verbeteren, o.a. door toepassen van een verbeterd inlaatstuk.
De energieverliezen worden hoofdzakelijk bepaald door de drukval over de cycloon en bedraagt ongeveer 0,2 kWh per 1000m³ rookgas.
Financiële aspecten
Voordeel van een multicycloon is de lage aanschaf- en bedrijfskost.
De investeringskosten liggen tussen € 1.000 en € 1.500 voor een capaciteit van 1.000 m³/h. De werkingskosten bedragen ongeveer 0,05 tot 0,2 €/1000m³. Het energieverbruik (ventilator) bedraagt 0,5 kWh per 1000 m³.