NL2000960C2 - Werkwijze voor het bepalen van het fossiele brandstofaandeel in een brandstofstroom alsmede verbrandingsoven. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het bepalen van het fossiele brandstofaandeel in een brandstofstroom alsmede verbrandingsoven

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen 5 van het fossiele brandstofaandeel in een brandstofstroom toegevoerd aan een verbrandingsoven volgens de aanhef van conclusie 1.

Aan verbrandingsovens worden verschillende soorten materiaal toegevoerd. Voor een groot deel worden fossiele brandstoffen gebruikt, d.w.z. brandstoffen die vele tienduizenden jaren en meer oud zijn. Met name bij afvalverbrandingsovens maar ook 10 bij andere verbrandingsovens wordt eveneens een brandstofstroom toegevoerd die bestaat uit brandstoffen die minder oud zijn. Voorbeelden daarvan zijn hout, rubbermateriaal en dergelijke. Deze brandstoffen zijn ook bekend ids biogene brandstoffen.

Uit milieuoverwegingen wordt het wenselijk geacht de uitstoot van CO2 als 15 broeikasgas zoveel mogelijk te beperken. Dit geldt vooral voor CO2 dat ontstaat bij de verbranding van fossiele brandstoffen. Verbranding van recenter naar bijvoorbeeld hout omgezette koolstof wordt geacht niet verontreinigend te zijn. Immers hout is slechts tientallen tot honderden jaren oud en hout ontstaat door omzetting vanuit de atmosfeer afkomstig kooldioxide naar koolstof.

20 In bepaalde landen worden zelfs heffingen gelegd op het uitstoten van fossiele brandstof, d.w.z. brandstof waarvan de oorsprong meer dan 10.000 jaar geleden ligt.

Indien een gemengde brandstofstroom aan een verbrandingsoven toegevoerd wordt is het van belang te weten welke fractie van de toegevoerde brandstof fossiel is en welke fractie van de brandstof meer recent is.

25 Een mogelijkheid om een en ander te bepalen is het analyseren van de toegevoerde stroom.

Een dergelijke werkwijze is bij steekproefsgewijze controle onnauwkeurig. Bovendien vraagt deze grote bekwaamheid van de onderzoekers en/of is gecompliceerd.

30 Een werkwijze bekend voor het uitval bereiden van een brandstof. Daarbij wordt bemonsterd en door verbranden van het CO2 het aandeel met fossiele oorsprong volgens de C-14-methode bepaald.

WO-A-02/06730 beschrijft een werkwijze voor het bepalen van het verband tussen fossiele en niet fossiele energiedragers in een brandstofmengsel.

2000960 2

Het is het doel van de onderhavige uitvinding in een vereenvoudigde werkwijze te voorzien waarbij op nauwkeurige wijze de verhouding tussen fossiele en biogene brandstoffen bepaald kan worden met de eigenschappen van conclusie 1.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven werkwijze verwezenlijkt doordat 5 deze omvat het bemonsteren van de verbrandingsgasstroom, het bepalen van het koolstofaandeel in het CO2 dat van niet fossiele brandstof afkomstig is, waar bij die bepaling van het niet fossiele koolstofaandeel een 14C-methode toegepast wordt.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt de hoeveelheid aanwezig l4C gebruikt voor het analyseren van de samenstelling van het verbrandingsgas. Daarin aanwezig 10 CO2 bestaat voor een deel uit CO2 afkomstig uit fossiele brandstoffen en een deel uit CO2 afkomstig van biogene brandstoffen.

is een radioactief element met een halfwaardetijd van ongeveer 5700 jaar hetgeen betekent dat in een dergelijke periode de helft van het 14C-aandeel van enig organisch materiaal dat niet in de koolstofkringloop deelneemt zal verdwijnen. Met 15 andere woorden alle 14C zal binnen 60.000 jaar verdwenen zijn indien de betreffende koolstof ondergronds opgeslagen is/was. Met andere woorden in fossiele brandstoffen is het 14C-aandeel nul terwijl deze bij meer recente biogene brandstoffen ongeveer 1 ppt (1012) is.

Door het bepalen van het 14C-aandeel is de hoeveelheid niet fossiele 20 respectievelijk biogene brandstof bekend. Indien het totale percentage CO2 bekend is kan de hoeveelheid fossiele brandstof in een monster op eenvoudige wijze uitgerekend worden. Aan de hand daarvan kunnen bijvoorbeeld heffingen en dergelijke opgelegd worden.

De nauwkeurigheid van de werkwijze kan vergroot worden indien een relatie 25 gelegd wordt tussen de bemonsterde hoeveelheid en de hoeveelheid afgevoerd gas. Dit geldt met name bij de wisselende hoeveelheden afgevoerd gas. Dit verband is bij voorkeur lineair, d.w.z. dat de wisseling in de bemonstering recht evenredig is met de wisseling in de hoeveelheid afgevoerd gas.

Voor het bepalen van 14C bestaan verschillende technieken. Als belangrijkste 30 techniek die praktisch toepasbaar is bij de hierboven beschreven werkwijze wordt de vloeistofscintillatietechniek (LSC) genoemd. Daarmee kan met grote nauwkeurigheid gemeten worden, bijvoorbeeld met een relatieve standaarddeviatie van minder dan 1% bij monsters die ten minste 25% biogene massa omvatten. Echter ook bij zeer lage 3 aandelen niet fossiele brandstof, d.w.z. 5% of minder kunnen goede resultaten verkregen worden. Andere methodes voor het bepalen van 14C zijn β-ionisatie (gasstellen) en versnelde massaspectrometrie (AMS) voor het bepalen van de totale stroom verbrandingsgas of rookgas kan een massaflowcontrole gebruikt worden.

5 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een verbrandingsoven omvattende een inlaat voor een brandstofstroom en een uitlaat voor de afvoer van verbrandingsgassen, waarbij in die uitlaat een bemonsteringsinrichting aangebracht is, welke bemonsteringsinrichting een bemonsteringshouder omvat, met een inlaat te verbinden met die uitlaat voor het ontvangen van die verbrandingsgassen waarbij die 10 bemonsteringsinrichting uitgevoerd is met een klep voor die inlaat en een klepregeling, waarbij met die klepregeling een sensor verbonden is aangebracht in die afvoer voor het bepalen van de totale hoeveelheid verbrandingsgassen, waarbij die klepregeling de omvang van de klepopening naar die inlaat regelt afhankelijk van de door de sensor gemeten totale afvalgastroom.

15 Begrepen zal worden dat in plaats van een constructie met een klep en klepregeling enigerlei andere constructie toegepast kan worden waarbij een relatie gelegd wordt tussen de hoeveelheid verbrandingsgassen die uitgestoten worden en de omvang van de bemonstering.

Een dergelijke verbrandingsoven kan bijvoorbeeld de oven van een 20 huisvuilverbrandingsoven omvatten. Andere toepassingen zoals bij de bereiding van cement en energiecentrales zijn eveneens mogelijk.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een samenstel omvattende een verbrandingsoven zoals hierboven beschreven in combinatie met een l4C-bepalingsinrichting. Deze 14C-bepalingsinrichting zal in het algemeen een 25 laboratorium zijn dat op afstand van de verbandingsoven aangebracht is. De bemonsteringshouder kan met regelmatige tussenpozen van de rookgasafvoer verwijderd worden en door een andere bemonsteringshouder vervangen worden waarbij de eerste bemonsteringshouder in de 14C-bepalingsinrichting gebracht wordt.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld 30 uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden.

Daarbij toont de enige figuur schematisch een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

4

In de figuur is met 1 een verbrandingsoven aangegeven. Zoals aangegeven kan dit elk soort verbrandingsoven omvatten maar is bij voorkeur een verbrandingsoven waaraan brandstofstromen met wisselende samenstelling toegevoerd kunnen worden. Voorbeelden zijn huisvuilverbrandingsovens en ovens die gebruikt worden bij het 5 calcineren bijvoorbeeld ter bereiding van cement.

De verbrandingsoven 1 omvat een inlaat 2 voor brandstof. Deze brandstof kan bestaan uit fossiele brandstof en niet fossiele brandstof. Voorbeelden van deze niet fossiele of biogene brandstof zijn hout, verpakkingsmaterialen, papier, huishoudelijk plantaardig afval, mest, slachtafval, bepaalde soorten kunststoffen, (auto)banden en 10 dergelijke.

De verbrandingsoven is van een schoorsteen of afvoer 3 voorzien. In de schoorsteen zijn aangebracht een bemonsteringsinrichting 4 en een massaflowmeter 6. De bemonsteringsinrichting omvat een inlaat 8 waarin een klep 7 aangebracht is en een monterhouder 5.

15 Op afstand van de afvalverbrandingsoven is een monsterbepalingsinrichting aangebracht. Deze kan bijvoorbeeld in een laboratorium aanwezig zijn. Deze is in het geheel met 10 aangegeven en is in staat 14C te bepalen aan de hand van de vloeistofscintillatiemethode.

Een klepregeling 9 is aanwezig die het openen en sluiten van klep 7 regelt. Een 20 en ander wordt gestuurd door het signaal afkomstig uit de massaflowmeter 6.

De hierboven beschreven inrichting werkt als volgt:

Bij het stoken van de verbrandingsoven 1 wordt continu of op enigerlei wijze intermitterend een monster genomen dat in monsterhouder 5 aangebracht wordt. Periodiek wordt monsterhouder 5 vervangen en het verkregen monster met 25 monsterhouder 5 in analyse-inrichting 10 geanalyseerd op ,4C. Afhankelijk van de hoeveelheid gas die door de schoorsteen 3 stroomt, en welke bepaald wordt door de massaflowmeter, wordt proportioneel de afsluiter 17 geopend. Dat wil zeggen bij een grote hoeveelheid doorstromend afValgas wordt een grote hoeveelheid materiaal door inlaat 8 geleid. Door deze proportionele methode kan een zeer nauwkeurig 30 meetresultaat verkregen worden. Dit is met name van belang bij een wisselende hoeveelheid gas die door de schoorsteen 3 gaat.

Na het lezen van bovenstaande beschrijving zullen bij degene bekwaam in de stand der techniek dadelijk varianten opkomen die liggen binnen het bereik van de 5 onderhavige uitvinding. Zo is het mogelijk de monsterbepalingsinrichting 10 op andere wijze uit te voeren. Slechts is van belang dat deze in staat is met de 14C-methode het biogene en fossiele koolstofdeel te bepalen.

Afhankelijk van de toepassing wordt hetzij het fossiele koolstofaandeel hetzij het 5 niet fossiele koolstofaandeel hetzij beide bepaald.

De hierboven beschreven varianten zijn voor degene bekwaam in de stand der techniek voor de hand liggend na het bovenstaande en liggen binnen het bereik van bijgaande conclusies waarbij uitdrukkelijk rechten gevraagd worden voor uitvoeringsvormen beschreven in de volgconclusies onafhankelijk van de 10 onafhankelijke conclusies.

15 2000960

Claims (9)

1. Werkwijze voor het bepalen van het fossiele brandstofaandeel in een brandstofstroom toegevoerd aan een verbrandingsoven (1), welke werkwijze 5 omvat het bemonsteren van de verbrandingsgasstroom, het bepalen van het koolstofaandeel in het CO2 dat van niet fossiele brandstof afkomstig is, waar bij die bepaling van het niet fossiele koolstofaandeel een l^C--methode toegepast wordt, met het kenmerk dat het bemonsteren omvat het bepalen van de totale hoeveelheid verbrandingsgassen, en het afhankelijk van die totale hoeveelheid 10 verbrandingsgassen toevoeren van een hoeveelheid verbrandingsgassen aan die bemonstering.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij die brandstofstroom delen afvalmateriaal omvat. 15

3. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de om vang van het monster direct evenredig is met de omvang van de totale verbrandingsgasstroom.

4. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een massaflowcontrole voor het meten van de totale verbrandingsgasstroom gebruikt wordt.

5. Verbrandingsoven (1) omvattende een inlaat (2) voor een brandstofstroom en een 25 uitlaat (3) voor de afvoer van verbrandingsgassen, waarbij in die uitlaat een bemonsteringsinrichting (4) aangebracht is, welke bemonsteringsinrichting is uitgevoerd voor het bepalen van het niet fossiele brandstofaandeel van de brandstofstroom en omvat een bemonsteringshouder (5), met een inlaat te verbinden met die uitlaat (3) voor het ontvangen van die verbrandingsgassen, met 30 het kenmerk, dat die bemonsteringsinrichting uitgevoerd is met een klep (7) voor die inlaat (8) en een klepregeling (9), waarbij met die klepregeling een sensor (6) verbonden is aangebracht in die afvoer voor het bepalen van de totale hoeveelheid verbrandingsgassen, waarbij die klepregeling de omvang van de 2000960 klepopening naar die inlaat regelt afhankelijk van de door de sensor gemeten totale afvalgastroom.

6. Inrichting volgens conclusie 5, waarbij die verbrandingsoven een 5 huisvuilverbrandingsoven omvat.

7. Verbrandingsoven volgens conclusie 5 of 6, waarbij die verbrandingsoven een deel van een cementbereidingsinrichting omvat.

8. Samenstel omvattende een verbrandingsoven volgens een van de conclusies 6-8 en een 1 4c-bepalingsinrichting (10) waarbij die l4C-bepalingsinrichting uitgevoerd is voor het opnemen van die bemonsteringshouder (5).

9. Samenstel volgens conclusie 8, waarbij die 14C-bepalingsinrichting een 15 vloeistofscintillatie-inrichting omvat. 2000960