1. Procesbeschrijving
1.1. Inleiding
Verbranding in een draaitrommeloven is een techniek die op commerciële schaal wordt toegepast. Door de robuustheid van de techniek en de mogelijkheid om zowel vloeibare, pasteuze als vaste afvalstoffen te verwerken, worden draaitrommelovens veelvuldig gebruikt voor de verbranding van gevaarlijk afval. Bovendien is een draaitrommeloven geschikt voor de verwerking van laag- tot hoogcalorisch afval (tot 30 GJ/ton) en zwavel- en chloorhoudend afval.
In Vlaanderen zijn drie draaitrommelovens voor de verbranding van gevaarlijk afval aanwezig. Ze worden uitgebaat door Indaver, op de site te Antwerpen (totale jaarcapaciteit ca. 110 000 ton).
1.2. Werkingsprincipe
Zoals in alle verbrandingsprocessen, wordt de organische fractie van het afval in de draaitrommeloven bij hoge temperatuur en onder toevoer van een overmaat zuurstof geoxideerd tot CO2 en water, met vrijgave van de verbrandingswarmte. Indien hetero-atomen zoals zwavel en chloor in de voeding aanwezig zijn, worden ook SOx en HCl gevormd.
Het hart van de installatie wordt gevormd door een draaiende trommel, waarin de verbranding plaatsvindt. De stalen trommel is uitgerust met een vuurvaste bekleding. De draaiende beweging om de lengteas van de trommel zorgt voor een continue opmenging van de massa en een goed contact met de primaire verbrandingslucht, wat resulteert in een homogene en volledige verbranding. Door de lichte helling van de trommel wordt de massa langzaam naar het uiteinde van de oven afgevoerd. De verblijftijd voor vaste residuen bedraagt ongeveer 30 minuten, afhankelijk van de draaisnelheid. De verbrandingstemperatuur in de trommel wordt aangepast aan de voeding (onder andere het chloorgehalte) en ligt tussen 850 en 1 200 0C. Sintering van inerten, bij temperaturen > 900oC, stelt in een draaitrommeloven geen praktische problemen.
In een statische naverbrandingskamer worden de rookgassen, die in de trommel ontstaan, op hoge temperatuur (850 - 1 300 0C) naverbrand. De combinatie van relatief lange verblijftijden en hoge verbrandingstemperaturen garandeert een maximale verbrandingsefficiëntie. Van de naverbrandingskamer worden de rookgassen vervolgens naar de stoomketel gevoerd, voor recuperatie van de verbrandingswarmte.
Een draaitrommeloven is geschikt voor de verwerking van een breed gamma aan afvalstoffen. Installaties verschillen vooral van elkaar in de mate waarin de afvalbehandelingssectie ontworpen is voor de voeding van afvalstoffen met verschillende fysische consistentie:
- Vaste afvalstoffen worden aangevoerd via een stortbunker of in vaten;
- Pasteuze afvalstoffen worden vanuit een opslagtank met aangepaste pompen in de trommel gebracht of in vaten;
- Vloeibare afvalstoffen worden via leidingen ofwel in de trommel ofwel in de naverbrandingskamer geïnjecteerd of via mobiele containers;
- Gasvormig afval wordt via drukcontainers aangevoerd.
Figuur 1. Schematische weergave van een draaitrommeloven (incl. stoomproductie en rookgasreiniging) (Indaver).
1.3. Energierecuperatie
Het energieverbruik voor het behalen van de hoge verbrandingstemperaturen wordt in de eerste plaats geleverd door de energie-inhoud van de afvalstoffen zelf, eventueel aangevuld met de energie-inhoud van een steunbrandstof (o.a. afgewerkte olie). De verbrandingswarmte wordt gerecupereerd in een stoomketel. Het elektrisch rendement van draaitrommelovens is in vergelijking met andere thermische verwerkingstechnieken veelal laag, omdat verbranding in een draaitrommeloven in de eerste plaats gericht is op een oordeelkundige verwijdering van gevaarlijke afvalstoffen. Deze opgewekte elektriciteit kan dienen voor eigen behoeften of kan eventueel op het elektriciteitsnet worden geplaatst. De vrijgekomen energie kan echter ook ingezet worden als proceswarmte voor eigen behoefte of als verwarming voor externe afnemers.
1.4. Rookgasreiniging
Vermits draaitrommelovens overwegend gebruikt worden voor de verbranding van gevaarlijke afvalstoffen, is de rookgaszuivering meestal sterk uitgebouwd. De draaitrommelovens van Indaver zijn uitgerust met volgende systemen:
- SNCR voor NOx reductie;
- Elektrofilter, voor verwijdering van stof (rendement van ca. 99,5%);
- Zure en basische gaswassing voor verwijdering van HCl, SOx en metalen. Daarnaast is er de mogelijkheid om specifieke agentia te doseren, zoals sulfide voor de verwijdering van kwik of een reductans voor de verwijdering van bromide en jodide;
- Dioxinefilter, voor de eliminatie van dioxines uit de natte rookgassen.
Voor een technische beschrijving van deze technieken verwijzen we naar LUSS-tool (luchtzuiveringstechnieken) op de EMIS website.
2. Milieuaspecten en energie
Afvalwater kan ontstaan bij de zuivering van de rookgassen. De hoeveelheid en kwaliteit hangen af van de gebruikte rookgas-zuiveringstechnieken. Het afvalwater van de rookgaszuivering bevat zouten en metalen. Het dient fysico-chemisch gezuiverd te worden, voor het geloosd wordt. Door de achtereenvolgende stappen van neutralisatie, coagulatie en flocculatie wordt een zuiver effluent verkregen. Het slib wordt afgevoerd naar de filterpersen, de filterkoeken worden gestort en het filtraat gaat naar de afvalwaterzuiveringsinstallatie (OVAM, 2010).
Bij de verbranding ontstaan een aantal vaste afvalstoffen: bodem- en vliegassen en het residu van de rookgasreiniging. De bodemassen en vliegassen bevatten het grootste deel van de anorganische fractie (inerten en metalen), die in het afval aanwezig zijn. Het gehalte hangt af van de samenstelling van de asrest van het afval. In de draaitrommelovens van Indaver bestond in 2012 de fractie van bodemassen en vliegassen uit respectievelijk 17% en 3% van het gewicht van de aangevoerde afvalstoffen (Indaver).
De verbranding in een draaitrommeloven genereert rookgassen. De rookgaskarakteristieken hangen samen met het type afval en met de processturing.
De vliegassen die worden afgescheiden in de elektrofilter worden gesolidificeerd en geïmmobiliseerd door ze te mengen met kalk, cement en slakken. Hierdoor worden onoplosbare metaalverbindingen gevormd. Het eindproduct verkrijgt hierdoor betoneigenschappen. De uitgebrande slakken en de ketelas worden ontijzerd en afgevoerd naar de deponie waar ze worden ingezet voor de opbouw van randdijken. De ferro-fractie wordt afgevoerd voor recyclage.
Vermits draaitrommelovens overwegend gebruikt worden voor de verbranding van gevaarlijke afvalstoffen, is de rookgaszuivering meestal sterk uitgebouwd. De draaitrommelovens van Indaver zijn uitgerust met volgende systemen:
- SNCR voor NOx reductie;
- Elektrofilter, voor verwijdering van stof (rendement van ca. 99,5%);
- Zure en basische gaswassing voor verwijdering van HCl, SOx en metalen. Daarnaast is er de mogelijkheid om specifieke agentia te doseren, zoals sulfide voor de verwijdering van kwik of een reductans voor de verwijdering van bromide en jodide;
- Dioxinefilter, voor de eliminatie van dioxines uit de natte rookgassen.
3. Kosten
Draaitrommelovens worden gekenmerkt door een hoge onderhoudskost, onder andere als gevolg van de slijtage van de vuurvaste ovenbekleding. Dit resulteert in een relatief hoge verwerkingskost, die onder meer afhangt van het gehalte aan bepaalde componenten (Cl, S, F, zware metalen, Hg, ...) en de manipulatie van het afval (vloeistoffen, vaste stoffen, vaten).
Bij Indaver wordt het tarief vastgesteld op basis van de aard en de samenstelling van de aangeboden afvalstof, die wordt bepaald op basis van een analyse van een representatief staal. Het varieert naargelang het gaat om dierlijk afval, diermeel, CFK’s, KGA, laboratoriumafval, verfafvalstoffen in vaten, verpakkingen, filterkoeken, vloeibare hooggechloreerde afvalstoffen, vloeibare of vaste afvalstoffen, hoogcalorische of laagcalorische afvalstoffen. Een differentiatie naargelang de aanbieder gebeurt alleen op basis van objectieve factoren zoals betalingstermijnen, solvabiliteit of andere factoren die een directe meerkost kunnen betekenen. Het gemiddeld tarief per afvalsoort gaat van 100 EUR/ton tot 2085,00 EUR/ton, exclusief milieuheffingen (OVAM, 2010).
Geen recentere gegevens beschikbaar.
4. Referenties
- EEA, 2013. Fact Sheet – Incineration of hazardous waste (draft). European Environment Agency.
- EIPPCB, 2006. Best Available Techniques Reference Document on Waste Incineration. European IPPC Bureau.
- Indaver. www.indaver.be
- OVAM, 2010. Tarieven en capaciteiten voor storten en verbranden - Actualisatie tot 2008, evolutie en prognose.
- OVAM, 2013. Tarieven en capaciteiten voor storten en verbranden - Actualisatie tot 2012.