VDI 2442-2014 Waste gas cleaning - Methods of thermal waste gas cleaning.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREAbgasreinigungVerfahren und Technikder thermischen AbgasreinigungWaste gas cleaningMethods of thermal waste gas cleaningVDI 2442Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6: Abgasreinigung StaubtechnikVDI-RICHTLINIENICS 13.040.99 F

2、ebruar 2014 February 2014Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 22 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Formelzeichen und Indizes . . . . . . . . . . 54 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.1 The

3、rmische Verbrennung . . . . . . . . . . 74.2 Katalytische Verbrennung. . . . . . . . . . 75 Verfahren der thermischen Abgasreinigung . 75.1 Prozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75.2 Verfahrenskenngren . . . . . . . . . . . 95.3 Gestaltung in Abhngigkeit der Abgaseigenschaften . . . . . . .

4、. . . . . . 95.4 Sekundrschadstoffe und Ma- nahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.5 Erzielbare Reingaskonzentrationen . . . . . 126 Gestaltung eines Systems zur thermischen Abgasreinigung . . . . . . . . . 156.1 Reaktions- bzw. Brennraum. . . . . . . . . 156.2 Brenner . . . . . . . . . .

5、. . . . . . . . . 156.3 Mess- und Regeleinrichtungen . . . . . . . 186.4 Sicherheitseinrichtungen . . . . . . . . . . 197 Abwrmenutzung . . . . . . . . . . . . . . . . 207.1 Prozesswrmeerzeugung . . . . . . . . . . 207.2 Reduzierung des Brennstoffeinsatzes . . . . 217.3 Bewertung der Abwrmenutzung .

6、 . . . . . 248 Bedarf an Energie und Hilfsstoffen . . . . . . 26Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.The draft of this standard has been subject to public scrutin

7、y after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . .

8、 . . . . . . . . 22 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 33 Symbols and indices. . . . . . . . . . . . . . 54 Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.1 Thermal oxidation . . . . . . . . . . . . . 74.2 Catalytic oxidation . . . . . . . . . . . . . 75 Thermal waste gas oxidation p

9、rocess . . . . 75.1 Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75.2 Process parameters . . . . . . . . . . . . . 95.3 Process design as a function of the waste gas characteristics . . . . . . . . . . 95.4 Secondary pollutants and control measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.5 Achievab

10、le clean gas emission levels. . . . 126 Configuration of a thermal waste gas oxidation system . . . . . . . . . . . . . . . . 156.1 Reaction and/or combustion chamber . . . 156.2 Burners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.3 Instrumentation . . . . . . . . . . . . . . . 186.4 Safety devices. .

11、 . . . . . . . . . . . . . . 197 Heat recovery. . . . . . . . . . . . . . . . . . 207.1 Process heat generation. . . . . . . . . . . 207.2 Minimizing fuel use . . . . . . . . . . . . 217.3 Evaluation of heat recovery efficiency . . . 248 Energy and auxiliaries requirements . . . . . 26Kommission Rei

12、nhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltschutztechnikFrhere Ausgaben: 03.06; 03.13 nderungs-entwurf, deutschFormereditions: 03/06; 03/13RevisionDraft, in GermanonlyZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved V

13、erein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2014Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8CD9NormCD - Stand 2014-02 2 VDI 2442 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseld

14、orf 2014Seite9 Anleitung fr Emissionsmessungen . . . . 299.1 Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . 299.2 Messgren, Messverfahren, Messgerte . . . . . . . . . . . . . . . . 309.3 Bezugsgren . . . . . . . . . . . . . . 3110 Technische Gewhrleistung . . . . . . . . . 3210.1 Gewhrleistungsvoraussetzu

15、ngen . . . . 3210.2 Zugesicherte Eigenschaften und Ansprche aus Gewhrleistung . . . . . 3510.3 Haftungsbegrenzung . . . . . . . . . . . 3610.4 Regelungen bei fehlerhaftem Werk . . . 3710.5 Haftungsausschlsse . . . . . . . . . . . 3811 Entscheidungskriterien und Ausfhrungsbeispiele . . . . . . . . .

16、. . . 3811.1 Entscheidungskriterien und Anwendungsgebiete . . . . . . . . . . . 3911.2 Thermische Abgasreinigung mit rekuperativer Abgasvorwrmung und Wrmetrgererhitzung . . . . . . . 41 11.3 Thermische Abgasreinigung mit regenerativer Abgasvorwrmung . . . . 4511.4 Kombinierte Verbrennung von explosi

17、ons- und nicht explosionsfhigen Abgasen sowie flssigen Abfallstoffen . 48Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks

18、, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sin

19、d, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie enthlt Hinweise fr Planung, Bau und Betrieb von thermischen Abgasreinigungsanla-gen. Hierzu zhlen Anlagen mit nahezu adiabater Re-aktionszone (z. B. keramisch

20、ausgekleidete Brenn-kammern) und nicht adiabater Reaktionszone (z. B. Page9 Instructions for emission measurements . . 299.1 Objective . . . . . . . . . . . . . . . . 299.2 Measured parameters, measurement methods, measuring equipment . . . . . 309.3 Reference quantities . . . . . . . . . . . 3110 P

21、erformance guarantees and warranties . . 3210.1 Guarantee prerequisites . . . . . . . . . 3210.2 Guaranteed characteristics and guarantee claims. . . . . . . . . . . . . 3510.3 Limitation of liability . . . . . . . . . . 3610.4 Defective works . . . . . . . . . . . . . 3710.5 Exclusions from liabili

22、ty . . . . . . . . 3811 Decision-making criteria and examples of realized thermal oxidation systems . . . 3811.1 Decision-making criteria and applications . . . . . . . . . . . . . . . 3911.2 Recuperative thermal oxidizer system incorporating waste gas preheating and secondary heat recovery for ther

23、mo-oil circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4111.3 Regenerative thermal oxidizer system . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4511.4 Combined oxidation of explosive and non-explosive waste gases and liquid waste streams . . . . . . . . . . . . . . 48Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . .

24、. . . . 54Preliminary noteThe content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the standard VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems an

25、d translation, either of the full text or of extracts.The use of this standard without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this standard.1

26、ScopeThis standard provides information on the design, construction and operation of thermal waste gas cleaning systems. Cleaning technologies covered in-clude systems with a virtually adiabatic reaction zone (e. g. ceramically-lined combustion chambers) and B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7E

27、F8CD9NormCD - Stand 2014-02VDI 2442 3 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014Fackeln, Dampfkessel). Die in dieser Richtlinie auf-gefhrten Betriebsbedingungen, Anlagenbeispiele und -daten sind nicht ohne weiteres auf Anlagen zur Behandlung von festen und flssigen Abfllen

28、ber-tragbar. Die in Bildern und Tabellen dargestellten Er-gebnisse sind Beispiele und gelten wegen der zahlrei-chen, sich gegenseitig beeinflussenden anlagen- und abgasspezifischen Faktoren jeweils nur fr den zuge-hrigen konkreten Anwendungsfall. Die angegebe-nen Betriebsdaten wurden an Anlagen, die

29、 nach dem derzeitigen Stand der Technik gebaut sind, ermittelt. 2 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:AbgasMit Schadstoffen beladenes Gas aus einem Prozess vor Eintritt in das Abgasreinigungssystem.Anmerkung: Dem Begriff Abgas werden u. a. nachfolgend zuge-ordne

30、t: Magergas Abluft Explosives Abgas Fettgas Abgasvorwrmung autothermer BetriebAbgasvorwrmungErhhung des Temperaturniveaus des zu behandeln-den Abgasstroms mit dem Ziel einer Reduzierung des Energiebedarfs der thermischen Abgasreinigungsan-lage.AbluftMagergas, das sich aus Umgebungsluft und gasfr-mig

31、en brennbaren Substanzen (z. B. Kohlenwasser-stoffen) zusammensetzt.Autothermer BetriebBetrieb, bei dem der Brennstoffbedarf der thermi-schen Abgasreinigungsanlage durch die Reaktions-enthalpie der Abgasinhaltsstoffe gedeckt wird.EmissionenVon einer thermischen Abgasreinigungseinrichtung mit dem Rei

32、ngas emittierte Luftverunreinigungen.Anmerkung: Emissionen werden wie folgt angegeben (TA Luft):a) Masse der emittierten Stoffe bezogen auf das Volumen1) von Reingas (tr) im Normzustand (273 K; 101,3 kPa) nach Abzug des Feuchtegehalts an Wasserdampf 2) von Reingas (f) im Normzustand (273 K; 101,3 kP

33、a) vor Ab-zug des Feuchtegehalts an Wasserdampf als Massenkonzentration in den Einheiten g/m3 oder mg/m3.systems with a non-adiabatic reaction zone (e. g. flares, steam boilers). The operating conditions, ex-ample systems and system design data presented in this standard cannot be directly transferr

34、ed to solid and liquid waste treatment systems. Because of the numerous system- and gas stream-specific factors and their mutual interdependencies, the operating re-sults shown in the illustrations and tables are specific to the respective application and should therefore be seen as examples. The op

35、erating data indicated have been determined on systems reflecting the current state of the art.2 Terms and definitionsFor the purposes of this standard, the following terms and definitions apply:Waste gasPollutant-laden gas stream generated by a process prior to its entry to the waste gas treatment

36、system.Note: The term waste gas is understood to include the following waste gas types: lean gas exhaust air explosive waste gas rich gas waste gas preheating autothermic operationWaste gas preheatingRaising the temperature level of the waste gas stream to be treated with the aim of reducing the ene

37、rgy re-quirement of the thermal cleaning system. Exhaust airLean gas composed of ambient air and combustible gaseous components (e. g. hydrocarbons). Autothermic operationOperation where the fuel requirement of the thermal cleaning system is supplied by the reaction enthalpy of the waste gas constit

38、uents.EmissionsAir pollutants emitted with the clean gas of the ther-mal waste gas oxidation system.Note: Emissions are indicated as follows (TA Luft):a) mass of emitted components related to the volume of1) clean gas (dry basis) at standard temperature and pressure conditions (273 K; 101,3 kPa) aft

39、er deduction of the water vapour content2) clean gas (moist basis) at standard temperature and pressure conditions (273 K; 101,3 kPa) before deduction of the water vapour contentpresented as mass concentration in units of g/m3 or mg/m3B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8CD9NormCD - Stand 2014

40、-02 4 VDI 2442 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014b) Masse der emittierten Stoffe bezogen auf die Zeit als Massen-strom in den Einheiten kg/h, g/h oder mg/hc) Verhltnis der Masse der emittierten Stoffe zu der Masse der er-zeugten oder verarbeiteten Produkte (Emis

41、sionsfaktoren) als Massenverhltnis in den Einheiten kg/Mg oder g/MgDie Luftmengen, die einer Einrichtung der Anlage zugefhrt wer-den, um das Reingas zu verdnnen oder zu khlen, bleiben bei der Bestimmung der Massenkonzentration unbercksichtigt. Ist die Zu-gabe von Luft jedoch ein verfahrenstechnisch

42、notwendiger Schritt, so darf sie bei der Ermittlung der Massenkonzentration bercksich-tigt werden. Ein Bezugssauerstoffgehalt wird im Fall der thermi-schen Abgasreinigung nur noch in bestimmten Fllen angewendet (vgl. Abschnitt 5.5 bzw. TA Luft). Der Normzustand des Luftvolu-menstroms, angegeben als

43、m3N/h, bezieht sich auf eine Temperatur von 273 K und einen Druck von 101,3 kPa.Explosives AbgasAbgas, das neben Sauerstoff Kohlenwasserstoffe oder brennbare Substanzen enthlt. Anmerkung: Das Abgas ist zndfhig gem BGR 104.FettgasAbgas, dessen Kohlenwasserstoffkonzentration ober-halb der oberen Zndgr

44、enze gem BGR 104 liegt.MagergasAbgas, das gasfrmige brennbare Substanzen (z. B. Kohlenwasserstoffe) enthlt, deren Konzentration un-terhalb der unteren Zndgrenze gem BGR 104 liegt.MassenstromWhrend einer Betriebsstunde bei bestimmungsge-mem Betrieb einer Anlage unter den fr die Luft-reinhaltung ungns

45、tigsten Betriebsbedingungen auf-tretende gesamte Emission.ProzesswrmeWrme, die zur Beheizung des Abgas emittierenden Produktionsprozesses oder anderweitig eingesetzt wird.RauchgasGas nach der thermischen Nachverbrennung und vor den sekundren Reinigungsstufen.ReaktionstemperaturMittlere Temperatur im

46、 Reaktionsraum, bei der die Oxidation der Abgasinhaltsstoffe erfolgt.RegeneratorDiskontinuierlich arbeitender Wrmebertrager, bei dem der Energieinhalt eines Stoffstroms zyklisch zwischengespeichert und zwecks Aufheizung an ei-nen zweiten Stoffstrom niedrigerer Temperatur abge-geben wird.Anmerkung: B

47、eide Stoffstrme durchstrmen in zeitlicher Ab-folge dieselben Speicherelemente.ReingasGas am Austritt des Kamins nach allen Abgasreini-gungsstufen.b) mass of emitted components related to time presented as mass flow in units of kg/h, g/h or mg/h c) ratio of the mass of emitted components to the mass

48、of the prod-ucts produced or processed (emission factors) presented as mass ratio in kg/Mg or g/MgAir rates added to the system for dilution or cooling purposes are not considered in the determination of the mass concentration. However, where air addition is required for process reasons, the corresp

49、onding air rates may be considered in determining the mass concentration. For thermal waste gas oxidation systems, the use of a reference oxygen level is limited to a few special cases (see Sec-tion 5.5 or TA Luft). The normalized volumetric air flow rate, indi-cated in m3N/h, relates to a temperature of 273 K and a pressure of 101,3 kPa. Explosive waste gasWaste gas containing oxygen in the presence of hy-drocarbons or other combustible component