kan superkritische oxidatie van zuiveringsslib een alternatief ... - Stowa

STOWA 2013-W02 kan superkritische oxidatie van zuiveringsslib een alternatief zijn voor superkritische vergassing?
mariaS et al. (2008)
Het betreft hier een algemeen artikel over superkritische oxidatie van biomassa, organische
restproducten, organische componenten bevattende afvalwaterstromen en anorganisch
afvalstromen. Vooral gebaseerd op eigen ervaringen met een tweetal laboratorium
reactorsystemen. De nadruk ligt op de winning van energie maar ook andere aspecten komen
aan de orde. Wat de algemene aspecten betreft wordt ook hier weer het gebruik van zuivere
zuurstof als oxidatie middel genoemd, evenals de toepassing van lange buisvormige reactoren
waarbij de zuurstoftoevoer verdeeld is over de lengte van de reactor. Corrosie en scaling ziet
men als belangrijkste problemen, vooral in het superkritische temperatuur en druk gebied.
Dit beperkt het gebruik van roestvast staal en andere op nikkel gebaseerde legeringen. Men
gaat er van uit dat beneden 300°C het corrosieprobleem gemakkelijk kan worden opgelost.
Voor de superkritische reactor, die bij hoge temperaturen van 600 tot 700°C wordt bedreven,
is Inconel een geschikt materiaal om corrosie te voorkomen. Men gaat er vanuit dat dit
materiaal niet kan worden gebruikt voor transportleidingen, pompen, warmtewisselaars,
etc. Beneden temperaturen van 300°C wordt de kans op scaling gering geacht. Aan de hand
van een aantal berekeningen aan een aantal basisconcepten van een compleet systeem wordt
de conclusie getrokken dat het systeem eigenlijk niet geschikt is voor de productie van een
substantiële hoeveelheid elektriciteit, maar wel zeer geschikt is voor de productie van een
hoogwaardige waterstroom van 300°C. Deze zou kunnen worden gebruikt voor industriële
bedrijven met een grote warmtevraag of voor stadsverwarming
In het artikel wordt nog een interessant verwijzing gemaakt naar een artikel van Bermejo et.
al. (2004). Daarin wordt een theoretische studie beschreven naar de maximale hoeveelheid
elektrische energie die geproduceerd kan worden uit de warmte die verkregen wordt bij de
superkritische oxidatie van afval. In deze studie werd er van uitgegaan dat de superkritisch
stoom op eenvoudige wijze kon worden ontdaan van de deeltjes en rechtstreeks gevoed zou
kunnen worden bij 550°C aan een stoomturbine. Op deze wijze zou een rendement aan
elektrische energie van maximaal 41% kunnen worden verkregen. De centrale vraag is echter
hoe een schone deeltjesvrije superkritische vloeistofstroom van 650°C kan worden verkregen.
Wellig et al. (2004)
Deze publicatie rapporteert over een onderzoek op laboratorium schaal naar de mogelijkheid
om scaling en neerslag van deeltjes in de superkritische reactor te voorkomen. Het idee hierbij
is om de reactor wand te voorzien van een interne poreuze wand, aan de binnen wand van
de reactor, via welke een kleine superkritische waterstroom wordt toegevoerd. Deze vormt
dan een dunne film die de vorming van neerslagen voor komt. Het onderzoek laat inderdaad
zien dat vorming van neerslagen wordt voorkomen. De vraag is echter in hoeverre dit concept
realiseerbaar is op praktijkschaal
bermejo et al (2006)
In deze publicatie wordt een zeer uitgebreid overzicht (review) gegeven van nagenoeg alle
technische aspecten van superkritische oxidatie
Ook in dit artikel wordt weer benadrukt dat er bij superkritische oxidatie een volledige
oxidatie plaats vindt van de oxideerbare stoffen en dat de ontstane gas en vloeistof stroom
nagenoeg volledig vrij zijn van dioxines en stikstof oxides en CO. Reactietijden van minder
dan 1 minuut zijn voldoende voor volledige oxidatie. Maximaal toelaatbare temperaturen in
de oxidatie reactor liggen in de orde van 700 tot 750°C
In het gebied boven het superkritisch punt van temperatuur en druk veranderen de
eigenschappen van de superkritische vloeistof zoals diffusiesnelheid en viscositeit slechts in
beperkte mate met stijgende temperatuur. Deze eigenschappen kunnen goed worden berekend
48