Skuteczna wentylacja wywiewna przy niewielkim zużyciu energii

Kluczowe znaczenie ma odzysk ciepła

Instalacje dopalania utleniają składniki organiczne zawarte w powietrzu wywiewanym, przekształcając je w dwutlenek węgla i wodę. W zależności od zastosowanej metody proces ten wymaga różnych temperatur. Klasyczne dopalanie termiczne (TNV) przebiega w temperaturze powyżej 760 stopni Celsjusza. W przypadku katalitycznego dopalania (termicznego) temperatura może być znacznie niższa, ponieważ utlenianie na katalizatorze wymaga jedynie temperatur od 280 do 350 stopni Celsjusza. RTO działa w zakresie temperatur od 830 do 850 stopni Celsjusza i jest zaprojektowana z myślą o wysokiej efektywności energetycznej. Jak to działa? Ceramiczne masy akumulacyjne pochłaniają ciepło z oczyszczonego powietrza wywiewanego i przekazują je napływającemu powietrzu surowemu. „W ten sposób można osiągnąć stopień odzysku ciepła przekraczający 95 procent. Jeśli powietrze wylotowe zawiera wystarczającą ilość składników palnych, to ich utlenianie dostarcza niezbędnej energii. Dzięki temu po podgrzaniu i przy wystarczającym stężeniu powietrza wylotowego można pracować niemal bez dodatkowego paliwa” – wyjaśnia Dirk Jackisch.

Każda metoda ma swoje uzasadnienie

RTO nie jest jednak w stanie wykorzystać tych zalet w każdym zastosowaniu. Pył, skroplające się lub lepkie składniki mogą obciążać ceramiczne akumulatory ciepła. W przypadku małych ilości powietrza wywiewanego, krótkich czasów pracy lub częstych uruchomień koszty inwestycji i ogrzewania mogą również przemawiać przeciwko tej metodzie. „Na początku zawsze znajduje się analiza strumienia powietrza odlotowego. Dopiero po ustaleniu objętości, składu i trybu pracy można wybrać proces odpowiedni pod względem technicznym i ekonomicznym” – podkreśla Jackisch. Na przykład instalacja TVN zużywałaby wprawdzie więcej paliwa, gdyby trzeba było podgrzać słabo zanieczyszczone powietrze wywiewane do wysokich temperatur. Z drugiej strony jest ona odporna na zmieniający się skład, wahające się stężenia i cząstki stałe. Technologia KNV, która działa przy znacznie niższych temperaturach, może być energooszczędna w przypadku powietrza wywiewanego o jednolitym składzie. Ekspert ds. oczyszczania powietrza wywiewanego zwraca uwagę, że niektóre składniki mogą uszkodzić katalizator lub osłabić jego działanie.

Popyt ze strony sektora przetwarzania biometanu

Coraz częściej instalacje RTO znajdują zastosowanie w przetwarzaniu biogazu na biometan. W związku z tym rośnie również zapotrzebowanie na niezawodne technicznie rozwiązania do oczyszczania zanieczyszczonych strumieni powietrza odlotowego i gazów o niskiej wartości energetycznej. Podczas gdy ogólna liczba instalacji biogazowych w Niemczech od lat w dużej mierze utrzymuje się na stałym poziomie, liczba instalacji do przetwarzania biogazu na biometan znacznie rośnie, zwłaszcza na poziomie europejskim. Według danych Gas Infrastructure Europe (GIE) i European Biogas Association (EBA) liczba europejskich instalacji do produkcji biometanu wzrosła od 2020 roku z 729 do 1678, co odpowiada wzrostowi o około 130 procent.

Surowy biogaz składa się głównie z metanu i dwutlenku węgla oraz zawiera inne substancje towarzyszące. Aby można go było wprowadzić do sieci gazowej, należy go przetworzyć w taki sposób, aby osiągnął wymaganą jakość. W trakcie oddzielania dwutlenku węgla, w zależności od zastosowanej metody oczyszczania, powstaje strumień gazu resztkowego lub ubogiego, który może nadal zawierać metan. Ten tzw. udział metanu powinien być jak najmniejszy, ponieważ metan jest gazem cieplarnianym o szczególnie silnym wpływie na klimat. W zakresie przetwarzania takich gazów ubocznych wytyczne „Oczyszczanie i wprowadzanie biogazu do sieci” wymieniają między innymi katalityczne dopalanie (termiczne), RTO oraz specjalne palniki do gazów ubocznych.

„Wyposażyliśmy już wiele biogazowni w nasze urządzenia. Obecnie odnotowujemy jednak zwiększony popyt ze strony branży biometanu, co z pewnością wiąże się z tym, że gaz odnawialny ma w przyszłości coraz częściej zastępować kopalny gaz ziemny”, wyjaśnia Jackisch. Na przykład europejski program REPowerEU przewiduje znaczne zwiększenie produkcji biometanu w celu zmniejszenia zależności od importu gazu ziemnego pochodzenia kopalnego. Krajowe programy wsparcia i regulacje dotyczące dostaw do sieci wspierają tę rozbudowę.

„Ponieważ metan jest chemicznie bardzo stabilny, piec RTO musi być specjalnie zaprojektowany do tego zastosowania. Wymagana jest wystarczająco wysoka temperatura, określony czas przebywania oraz bezpieczne wymieszanie strumienia gazu”, mówi Dirk Jackisch.

Bezpieczeństwo również poza trybem normalnej pracy

To, czy instalacja RTO pracuje w trybie ciągłym, czy też jest przeznaczona głównie do specjalnych warunków eksploatacyjnych, zależy od danej instalacji do przetwarzania biometanu. Jeśli podczas pracy w trybie normalnym stale powstaje gaz resztkowy zawierający metan, musi on być na bieżąco poddawany obróbce lub zawracany. Inne instalacje potrzebują RTO przede wszystkim podczas uruchamiania, wyłączania, przy niewystarczającej jakości gazu lub w przypadku awarii.

„RTO z niewielką liczbą godzin pracy nie jest automatycznie urządzeniem niewykorzystanym. Jego zadaniem może być zapewnienie bezpieczeństwa emisji właśnie wtedy, gdy odchodzi się od standardowego procesu oczyszczania” – wyjaśnia Jackisch.

Nie ma ogólnego przepisu, zgodnie z którym każda instalacja do produkcji biometanu musiałaby obowiązkowo posiadać RTO. Operator musi jednak wykazać, w jaki sposób wymagania dotyczące emisji są spełniane również w przypadku odbiegających od normy warunków pracy. To, jakie rozwiązanie techniczne jest w tym celu konieczne, wynika z koncepcji instalacji i odpowiedniej decyzji o wydaniu pozwolenia.

Decyduje praktyka

RTO przekonuje wysokim stopniem odzysku ciepła, ale nie jest rozwiązaniem uniwersalnym. TNV wyróżnia się solidnością, a KNV – niskimi temperaturami reakcji. O tym, która technologia działa najwydajniej, decyduje zatem nie tylko sama metoda, ale jej współdziałanie z rzeczywistym strumieniem powietrza odlotowego.

„Najlepsza instalacja to taka, która trwale i niezawodnie oczyszcza strumień powietrza wywiewanego, zużywając przy tym jak najmniej dodatkowej energii w całym okresie eksploatacji” – podsumowuje ekspert firmy Venjakob.