Verbranding
Verbranding ontstaat door de reactie tussen een oxidator zoals zuurstof en brandbare moleculen, zoals aardgas, waterstof of andere brandstoffen.
De industrie die industriële verbrandingsprocessen uitvoert staat voor verschillende uitdagingen:
- Vermindering van de CO2-uitstoot
- -30% CO2-uitstoot tegen 2030-2035
- Koolstofneutraliteit tegen 2050
- Verbetering van de energie-efficiëntie
Om deze doelen te bereiken zal het optimaliseren van hun verbrandingsprocessen met zuurstofverbranding en waterstofverbranding noodzakelijk zijn.
Oplossingen
Zuurstof als oplossing
Bij de meeste industriële verbrandingsprocessen wordt lucht gebruikt als oxidator en aardgas als brandbaar molecuul. Lucht bestaat voor 78% uit stikstof, dat ook verhit moet worden en niet bruikbaar is voor het verbrandingsproces. Daarom kan vervanging van zuivere zuurstof door lucht of verrijking van de verbrandingslucht met zuurstof het verbrandingsrendement verhogen, de productie verhogen, het specifieke aardgasverbruik verlagen, het uitlaatgasvolume verminderen en de CO2- en NOx-uitstoot verlagen.
Voordelen:
- Vermindering van emissies: NOx tot 90% , CO2 tot 10-45%.
- Energiebesparing: tot 40%.
- Verhoging van de productiviteit
- Verbetering van de warmteoverdracht
- Toegevoegde waarde bieden
Er zijn drie belangrijke technologieën om de oxidator met zuurstof te verrijken:
- Globale verrijking van de verbrandingslucht: Zuurstof wordt aan de verbrandingslucht toegevoegd voordat het mengsel de verbrandingszone bereikt.
- Lokale verrijking met speciale zuurstofinjectielansen: De zuurstof wordt geïnjecteerd met een op maat gemaakte lans, die een optimale warmteoverdracht naar het gesmolten product genereert.
- Oxy-verbrandingsbranders: De oxidator bestaat uitsluitend uit zuurstof. Deze oplossing kan worden toegepast wanneer het product een hoog specifiek vermogen heeft. Speciaal voor een dergelijke toepassing hebben wij gepatenteerde branders ontwikkeld. Voor alle brandertypes kan aardgas als brandstof worden gebruikt en voor sommige van onze branders kan ook olie als brandstof worden gebruikt. De mogelijkheid om snel tussen beide brandstoffen te wisselen kan bij sommige brandertypes worden gerealiseerd. Neem contact op met onze verbrandingsspecialisten om de optimale oplossing voor jouw toepassing te vinden.
Waterstof als oplossing
Om de emissies nog verder terug te dringen kan aardgas ook worden vervangen door of gemengd met waterstof, waardoor een waterstof/zuurstof-verbranding ontstaat. Waterstof/zuurstofverbranding leidt tot geen CO2- en NOx-uitstoot.
Vragen
Hoe kan het aardgasverbruik in een industrieel lucht/aardgas verbrandingsproces worden verminderd?
Aangezien lucht voor 78% uit stikstof bestaat, kan het gebruik van zuivere zuurstof in plaats van lucht of het verrijken van de verbrandingslucht met zuurstof het verbrandingsrendement verhogen, de productie verhogen, het specifieke aardgasverbruik verlagen, het uitlaatgasvolume verminderen en de uitstoot van CO2 en NOx verlagen. Het gebruik van zuivere zuurstof in plaats van lucht in een industrieel verbrandingsproces kan het aardgasverbruik tot 40% verminderen (afhankelijk van de toepassing en het proces)
Hoe kun je de CO2-uitstoot in een industrieel lucht-/aardgasverbrandingsproces verminderen?
Het gebruik van zuivere zuurstof in plaats van lucht in een industrieel verbrandingsproces kan de CO2-uitstoot tot 45% verminderen (afhankelijk van de toepassing en het proces). Verbranding met aardgas-zuurstof voorverwarming maakt de afvalwarmte van het smeltproces bruikbaar: De energie van de uitlaatgasstroom wordt via warmtewisselaars gebruikt om de zuurstof voor te verwarmen tot 550°C en het aardgas tot 450°C. Dit verbetert het rendement van oxyfuel verbranding aanzienlijk en maakt een extra vermindering van het energieverbruik mogelijk van ongeveer 10 procent in vergelijking met conventionele brandstof-zuurstof verbranding. Bovendien vermindert HeatOx voorverwarming de CO2-uitstoot, eveneens met ongeveer 10% ten opzichte van oxyverbranding zonder HeatOx voorverwarming en 50% ten opzichte van luchtverbranding.
Hoe kunnen de NOx-emissies in een industrieel lucht-/aardgasverbrandingsproces worden verminderd?
Door in een industrieel verbrandingsproces zuivere zuurstof te gebruiken in plaats van lucht kan de NOx-uitstoot tot 90% worden verminderd (afhankelijk van de toepassing en het proces).
Hoe kun je het energieverbruik verminderen door over te schakelen op een oxyverbrandingsproces?
Door zuivere zuurstof te gebruiken in plaats van lucht wordt de verbranding efficiënter en het brandstofverbruik lager. Door lucht te vervangen door zuurstof bespaar je energie en verminder je tegelijkertijd het volume van de rookgassen omdat er geen stikstof is om te verhitten. Het gebruik van zuivere zuurstof in plaats van lucht in een industrieel verbrandingsproces kan het brandstofverbruik tot 40% verminderen (afhankelijk van de toepassing en het proces).
Hoe kun je de werking van ovens verbeteren en de uitstoot van vervuiling verminderen door over te schakelen op een oxyverbrandingsproces?
Zuurstofverbranding verbetert de flexibiliteit en stabiliteit van ovenoperaties, en elimineert de aanwezigheid van stikstof in je oven, waardoor de emissies sterk verminderen. Het niveau van NOx is namelijk meer dan 10 keer lager dan bij verbranding in lucht.
Hoe verbeter je de kwaliteit van het eindproduct van een glasverbrandingsproces?
Door de flexibiliteit en stabiliteit van de ovenwerking te verbeteren, verbeter je de kwaliteit van wat je produceert, vooral glas.
Heb je meer CAPEX nodig voor een oxyverbrandingsinstallatie dan voor een luchtverbrandingsinstallatie?
Apparatuur voor het voorverwarmen van kleine hoeveelheden verbrandingszuurstof is minder duur dan apparatuur voor het voorverwarmen van grotere hoeveelheden verbrandingslucht.
Hoe kun je de productiviteit van je verbrandingsoven voor glassmelten verhogen?
De reconstructie van een oven vindt om de 8 tot 15 jaar plaats. Een paar maanden of 1 à 2 jaar eerder kun je te maken krijgen met het verstoppen van de regeneratoren van je oven, waardoor de productiviteit aanzienlijk daalt. Glas smelten stimuleren met zuurstof is de beste manier om de productiviteit te verhogen of op peil te houden. Er zijn 3 oplossingen:
- Verrijking van lucht met zuurstof om luchtbranders te blijven gebruiken terwijl de zuurstofconcentratie in de verbrandingslucht wordt verhoogd (meestal tot 23,5%).
- Oxy-boosting door injectie van zuivere zuurstof via een of meer lansen die in of nabij de luchtbranders zijn aangebracht.
- Het toevoegen van oxy-fuel branders wanneer een glasoven tijdelijk of continu een hogere warmteoverdracht nodig heeft, ook wel bekend als port zero boosting.
- Tot 10% verhoging van de productiviteit.
- Verlenging van de levensduur van de oven
Wat is het bijproduct van waterstofverbranding?
Wanneer zuivere waterstof wordt gebruikt als brandstof en reageert met zuurstof in een verbrandingsreactie, produceert de reactie water waarbij energie vrijkomt.
Creëert waterstofverbranding CO2?
Waterstof is een koolstofvrije brandstof en bij verbranding met zuurstof komt dan ook geen CO2 vrij.
Creëert waterstofverbranding NOx?
Als waterstof met zuivere zuurstof reageert, komen er geen NOx-emissies vrij. Wanneer echter bij een verbrandingsreactie met waterstof lucht als oxidant wordt gebruikt, ontstaat NOx. De primaire bron van NOx in de meeste gasgestookte systemen is afkomstig van de omgevingslucht zelf, omdat lucht bestaat uit stikstof (N2) en zuurstof (O2) die onder hoge temperatuur met elkaar reageren.
Wat gebeurt er als waterstof en zuurstof verbranden?
In een zuivere waterstofvlam reageert de waterstof met zuurstof om water te vormen: 2 H2 + O2 → 2 H2O
Hoe wordt NOx gevormd?
Stikstofoxiden ontstaan door de reactie van stikstof- en zuurstofgassen in de lucht tijdens een verbrandingsreactie bij hoge temperaturen. Bij normale temperaturen reageren zuurstof- en stikstofgassen niet samen.