Bij een verbrandingsinstallatie is een aantal stadia te onderscheiden:
Voorbewerking
Afhankelijk van het type verbrandingsketel en de vorm van de aangeleverde biomassa kan voorbewerking van de brandstof noodzakelijk zijn. Hierbij kan onder andere gedacht worden aan verkleining en droging. Indien de biomassa gedroogd moet worden, kan gebruik worden gemaakt van warmte in de rookgassen van de verbrandingsketel.
Verbranding
Na de eventuele voorbewerking wordt de biomassa toegevoerd aan de verbrandingsketel. In de ketel wordt de biomassa in het algemeen verbrand bij temperaturen van 800 tot 1.000ºC. De omgevingslucht zorgt voor de bij de verbranding noodzakelijke zuurstof. De hete rookgassen van de verbranding leveren de warmte om stoom te produceren. De rookgassen verlaten de verbrandingsketel met een temperatuur van 80 tot 150ºC. Veelal komt ook een reststroom vrij in de vorm van as en onverbrande brandstof.
Figuur: verbrandingsketel
Stoomcyclus
De thermische energie kan worden omgezet in elektriciteit door middel van een stoomcyclus en generator. Na de stoomturbine wordt de stoom gecondenseerd en als water teruggeleid naar de verbrandingsketel. Hiermee is de cyclus gesloten, waardoor in principe geen water toe- of afvoer nodig is. In de praktijk is de toe- en afvoer van water inderdaad klein.
Rookgasreiniging
Bij verbranding ontstaan diverse schadelijke emissies. De belangrijkste zijn:
- Stof, meestal als vliegas, maar ook als aërosolen of onvolledige verbranding;
- Stikstofoxiden (NOx). De stikstof komt voort uit zowel de brandstof als de toegevoerde lucht. De uitstoot van NOx kan worden vermeden door de verbrandingstemperatuur laag te houden;
- CO en onverbrande koolwaterstoffen welke ontstaan bij een slecht verbrandingsproces. Sommige koolwaterstoffen zijn carcinogeen;
- Zwaveloxiden, waterstofchloride en zware metalen. Biomassa bevat kleine hoeveelheden zwavel, chloor en zware metalen die afhankelijk van de bedrijfstemperatuur in de as of rookgassen vrijkomen;
- Dioxinen en ammonia kunnen ontstaan bij onvolledige verbranding.
Voor de reiniging van het rookgas zijn primaire en secundaire maatregelen mogelijk. Primair wil zeggen beïnvloeding van het verbrandingsproces en/of de brandstof. Secundaire maatregelen betreffen nageschakelde apparaten achter de verbrandingsketel.
Stof kan worden gereduceerd met behulp van (multi)cyclonen, elektrostatische filters, waterscrubbers, keramische filters en doekenfilters. De toepassing van deze componenten hangt samen met de capaciteit, de geldende emissie-eisen en het type ketel c.q. de leverancier. Afhankelijk van de toegepaste componenten zijn daarbij regelmatig verse stoffen nodig, zoals chemicaliën voor wassers. Tevens dienen soms stoffen (as, slib) te worden afgevoerd.
Indien het gehalte aan NOx te hoog is, is ook een DeNOx-installatie nodig, vaak in combinatie met de injectie van een stikstofhoudende wasvloeistof in het rookgas (bijvoorbeeld Ureum).
Indien er eisen bestaan voor het CO-gehalte, maakt men gebruik van zogenaamde naverbranding, dit kan zowel thermisch als katalytisch waarbij de CO verbrandt tot CO2.
Indien de biomassa een hoog zwavelgehalte bezit &ndash hetgeen zelden voorkomt &ndash kan de SOx concentratie te hoog liggen en is een (dure) de-SOx installatie nodig.
Warmte terugwinning
De rookgassen verlaten de ketel met een temperatuur van circa 80 - 150ºC. Deze warmte kan worden benut als lucht voorverwarmer en voor het opwarmen van gecondenseerd water. Ook bij de condensatie van de stoom in de stoomcyclus komt warmte met een geschikte temperatuur vrij.
Print
Stuur door
Bookmark