Vorlesung 12 "Mitverbrennung" Flashcards
Welche Feuerungstypen werden bei EBS-Anlagen verwendet?
- Rostfeuerung (vgl. Siedlungsabfallverbrennungsanlagen)
- Wirbelschictfeuerungen
- Zirkulieredne Wirbelschciht
- Stationäre Wirbelschicht
- rotierende Wirbelschicht
Welche Merkmale haben die EBS-Anlagen?
- Energieversorgung
- Einsatz von (aufbereiteten Abfallfraktionen
- Hoch- und mittelkalorische MBA-Fraktion
- Abfallmonofraktionen (z.B. produktionsspezifischer Gewerbeabfall)
- Brennstoffcharakteristika
- höhere Heizwerte als Restabfall
- weniger Störstoffe, Asche
- weniger Schadstoffe ?
Wie haben sich die EBS-Anlagen mit Wirbelschicht im Laufe der Zeit entwickelt?
- seit den 1920er Jahren als Vergasungsreaktor (Winkler-Vergaser BASF)
- seit den 1970er Einsatz für die Verbrennung (Kohle, Biomasse, Abfälle)
Welche Merkmale hat die Wirbelschicht?
- Flüssigkeitsähnliches Verhalten des Wirbelbettes
- sehr guter Wärme- und Stoffaustausch
- sehr gute Wärmeübertragung an den (Tauch-)Heizflächen
- geringer Lüftungsüberschuss -> geringeres RG-Volumen -> hoher Wirkungsgrad
- niedrige Verbrennungstemperatur (ca. 850 °C)
- geringere Aschesinterung /-schmelze
- reduzierte thermische NOx-Bildung
- direkte Entschwefelung durch Kalksteinzugabe möglich
Welche Nachteile hat die Wirbelschicht?
- Verschleiß an Einbauten und Heizflächen, Feststoffabrieb
- Aufwändige Feststoffabscheidung
- Zusammenbrechen der Schicht bei Agglomeration des Feststoffs
- hoher Energiebedarf
Was sind die Merkmale der stationären Wirbelschicht?
- Primärluft fluidisiert Sandbett
- Sekundärluftzugabe in Freeboard (Nachverbrennung)
- Strömungsgeschwindigkeiten 1 - 2 (2,5) m/s
- Korngröße Bettmaterial ca. 1mm
- Verhältnis Brennstoff: Sand = 1 - 2 %: 98 - 99%
- Wirbelschichthöhe ca. 1 - 1,5 m
- Thermische Querschnittbelastung ca. 1-2 (3) MW/Quadratmeter (Vergleich Rost (0,8) 1 - 1,5 (2,3))
- Geeignet für breites Korngrößensprektrum
- Interne Tauchheizflächen
- Teillast bis 70% der Nennlast
- Luftverhältnis > 1,2
Was sind die Merkmale der rotierenden Wirbelschicht?
- Sonderform der stationären Wirbelschicht
- Zwangszirkulation des Bettes durch eingeschnürten Querschnitt zu Verbesserung der Vermischung
- Luftkammern zu Einstellung unterschiedlicher Fluidisierungsgeschwindigkeiten (außen hoch, mitte mäßig) -> Zwangsrotation
- Strömungsgeschwindigkeiten im Kehlbereich: 2,6 - 5,4 m/s
- Strömungsgeschwindigkeiten im Freeboard: < 2 m/s
- hohe Verweilzeit
- Ascheaustrag zum Düsenbodenrand
- Kompakt durch Integration der Feuerung in den Dmapfkessel
- Hohe Wärmeübergangszahlen
- Hohe Turbulenz
- Robuste Technologie - ohne bewegte Teile im Feuerungsbereich
- Regelbarkeit, Flexibilität
Was sind die Merkmale der zirkulierenden Wirbelschicht?
- Strömungsgeschwindigkeit von 5 - 10 m/s
- Korngröße Bettmaterial ca. 0,2 - 0,4 mm
- themrische Querschnittsbelastung ca (3) 5 - 7 (>8) MW/Quadratmeter
(Vergleich Rost (0,8) 1 - 1,5 (2,3)) - Temperaturkontrolle über externe Wärmeübertrager
- Teillast bis 40 % (50%) der Nennlast
- Luftverhältnis 1,1
Welche Feuerungstypen werden bei der Altholzverbrennungsanlagen verwendet?
- Rostfeuerung
- (vgl. Siedlungsabfallverbrennungsanlagen)
- Wanderrost
- Wirbelschichtfeuerung
Welche Merkmale haben Altholzverbrennungsanlagen?
- häufig EEG-Anlagen
- Energieversorgung (von Industriebetrieb)
- Einsatz von ALtholz verschiedener Holzqualitäten (AI, AII, AIII, AIV)
- Brennstoffcharakteristika
- breites Spektrum (AI, AII, AIII, AIV)
- Inhaltsstoffe biogenen Ursprungs
- ABER breites Band weiteren Inhaltsstoffen wie Metalle, Kunststoffe, Lacke
Was beinhaltet die Holzklasse AI?
nAturbelassenes oder lediglich mechanich bearbeitetes ALtholz, das bei seiner Verwertung nicht mehr als unerheblich mit holzfremden Stoffen verunreinigt wurde
Was beinhaltet die Holzklasse AII?
Verleimtes, gestrichenes, lackiertes oder anderwertig behandeltes Altholz OHNE halogenorganische Verbindungen in der Beschichtung (z.B. PVC) und OHNE Holzschutzleim
Was beinhaltet die Holzklasse AIII?
Altholz mit halogenorganischen Verbindungen in der Beschichtung, OHNE Holzschutzmittel
Was beinhaltet die Holzklasse AIV?
Mit Holzschutzmitteln behandeltes Altholz wie Bahnschwellen, Leitungsmasten, Hopfenstangen sowie sonstiges Altholz, das aufgrund deiner Schadstoffbelastung nicht den Kategorien AI - AIII zugeordnet werden kann, ausgenommen PCB-haltiges Altholz
Wie wird mit PCB-Altholz umgegangen?
ALtholz, ds PCB im Sinnde der PCB/PCT-Abfallverordnung ist und nach deren Vorschriften zu entsorgen ist, insbesondere Dämm- und Schallschutzplatten, die mit Mitteln behandelt wurden, die polychlorierte Biphenyle enthalten (PCB-Gehalt > 0,005 Gew-%)
- keine energetische Verwertung
Was ist Sonderabfall?
- Sonderabfall, besonder überwachungsbedürftiger Abfall: veraltet
- heute: gefährlicher Abfall (seit 2006)
Welche Feuerungstypen werden bei Sonderabfallverbrennungsanlagen verwendet?
- Drehrohrofen
- Brennkammerfeuerungen für flüssige/gasförmige Brennstoffe
Welche Merkmale haben Sonderabfallverbrennungsanlagen?
- vorrangige Ziel
- effiziente Zerstörung organsicher Komponenten
- Überführung der anorganischen Schadstoffe in eine anlagerungsfähige Form
- Nutzung von Energie und Material
Welche Brennstoffcharakteristika haben Sonderabfallverbrennungsanlagen?
- meist Stoffgemsiche mit unterchiedlichen chem.-phys.- Eigenschaften
- fest, pastös, flüssig oder gasförmig
- einige tausend verschiedener abfallarten
- allgemein hohes Schadpotential
Welche Merkmale hat das Drehrohr bei der Sonderabfallverbrennungsanlage?
- dominierendes Verfahren für gefährliche Abfälle
- sehr robustes System
- Abfälle jeder Konsistenz und Zusammensetzung verbrennbar: fest, pastös, flüssig, gasförmig
- Verbrennungsfahrpläne für gleichmäßige Verbrennungsführung
Wie erfolgt die Zuführung im Drehrohr?
- Schüttgüter über Greiferkran und Einfülltrichter
- Fässer über Fassaufzug und Fallschacht
- Hochviskose, pastöse Abfälle mit Dickstoffpumpen/Lanzen oder Dickstoffbrenner
- Niedrigviskose, flüssige Abfälle über Lanzen und/oder spezielle Flüssigbrenner in den Drehrohrofen und die Nachbrennkammer
Welche Geometrien haben Drerohröfen?
- meist 10 - 12 m Länge, 3 - 4 m Durchmesser
- Neigung 1 - 3 °
- Drehzahl (0,05) 0,5 - 1 (2) pro min
- Feststoffverweilzeit 0,5 - 2 h
- Füllung bis 20 %
- Klassisch im Gleichstrom; Gegendstrom nur bei Abfällen mit geringen Schwelgasanteilen und niedrigen Heizwerten (thermische Bodenbehandlung)
Was ist Klärschlamm?
Klärschlamm = gewollte Schadstoffsenke der Abwasserreinigung
- fester Rückstand aus
- mechanischen Reinigungsstufen (Primärschlamm) und biologischen Reinigungsstufen (Belebtschlamm)
- ANreihcerung von (nicht abgebauten) organischen und anorgansichen Schadstoffen aus dem Abwasser
- Heterogenes Vielstoffgemsich mit schwankenden Bestandteilen
Wie kann Klärschlamm bezüglich seiner Herkunft unterschieden werden?
- kommunale Klärwerke
- industrielle Klärwerke
Welche Feuerungstypen gibt es bei der Klärschlammverbrennung?
- Wirbelschichtfeuerung
- Rostfeuerung
- Etagenofen/-wirbler
Welche Merkmale hat die Klärschlammverbrennung?
- Möglichkeit der Phosphorrückgewinnung
- Nutzung des Energiegehaltes
- Nur bei EInsatz sinvoller Trocknungskonzepte (z.B. Nutzung lokaler NT- Wärmer) möglich
Welche Brennstoffcharakteristika hat die Klärschlammverbrennung?
- Unterscheidung von Roh- und Faulschlämmen
- Hoher Wasser- und Aschegehalt
- Hohes Schadstoffpotential
- Kommunale Klärschlämme: närstoff-/phosphorreich
Wo wird die Kohlefeuerung eingesetzt?
- Trockenfeuerung (ohne Ascheschmelzen)
- (Rostfeuerung)
- Wirbelschichtfeuerung
- Staubfeuerung
- Schmelzfeuerung (mit Ascheschmelzen)
- Schmelzkammer
Wo wird die Industriefeuerung eingesetzt?
- Zement- und Kalkindustrie
- Asphaltindustrie
- Ziegelindustrie
Welche Geometrien haben Drehrohröfen im Zementwerk?
- Feuerfest ausgemauerte liegende Rohre, 3 bis 4° geneigt
- Durchmesser bis etwas 6 m; Länge/DUrchmesser-Verhältnis 10-17
- max. Ofenlängen bis 200m mit Kapazitäten bis 3000 T/d (Nassverfahren)
- 1,3 bis 3,5 Umdrehungen/Minute
Wie groß ist die Primärluft (Brennluft) im Zementwerk?
6 - 13%
Wie hoch ist die Temperatur der vorgewärmten Sekundärluft aus Klimkerkühler, die Flammentemperatur und die Sintertemperatur des Feststoffes?
- Vorgewärmte Sekundärluft aus Klinkerkühler: 600 - 1000 °C
- Flammentemperatur: 2000 °C
- SIntertemperatur Feststoff ca. 1450 °C
Wie hoch ist die Verweilzeit des Feststoffes?
20 - 40 Minuten
Wie lang dauert die Gasverweilzeot im Drehrohrofen und in der Zweitfeuerung und wie hoch ist dort jeweils die Temperatur?
- Gasverweilzeit im Drehrohrofen: ca. 8 Sekunden bei T > 1200 °C
- Gasverweilzeit in Zweitfeuerung > 2 Sekunden bei T > 850 °C
Die Aufgabeposition ist abhängig von Form der Brennstoffe. Welche Brennstoffe können vom Brennerkopf und welche vom Drehrohrkopf genutzt werden?
- Brennerkopf und Calcinator: blasfähige EBS (z.B: Fluff, Tiermehl)
- Drehrohrkopf: grobstückige Brennstoffe (z.B. Altreifen)
Welche Auswirkungen hat der Abfalleinsatz auf Emissionen?
- Staubemissionen unabhängig com Abfalleinsatz
- Signifikante NOx-Bildung über thermischen Pfad (unabhängig vom Abfall)
- NOx-Minderung bei bestimmten Abfallfraktionen möglich (z.B. Alreifenaufgabe nahe dem Ofeneinlauf)
- Sichere zerstörung organischer Verbindungen (im Drehrohr)
- Sorption Sauergase (HF, HCl, SO2) an alkalischen Reaktionspartnern
- Partikelförmige Schewrmetalle werden in Klinkermatrix eingebunden (As, Ni, V)
- Blei, Cadmium reagieren zwischen Oden und Vorwärmer zu schwerflüchtigen Chloriden und Sulfaten
- Thallium kondensiert im oberen Zyklonvorwärmerbereich bei 450 - 500 °C
- Quecksilber wird freigesetzt und konensiert bei Gaskühlung -> Abgasfilter
Welche Auswirkungen hat der Abfalleinsatz auf die Produktqualität?
- Abfälle können die Zusammensetzung des Klinkers verändern
- Sorgfältige Überwachung nötig
Welche Abfallfraktionen werden im Kraftwerk verwertet?
- Klärschlamm
- EBS
- Kunststoffe
- Reststoffe aus dem Papierrecycling
- Tiermehl
- Textilien
- Altreifen
- ## Verpackungen
Welche Vorteile hat die Abfallmitverbrennung in Kraftwerken?
- hohe Temperaturen (900 - 1600 °C) Zerstörung von Schadstoffen
- hoher elektrischer Wirkungsgrad
- inhomogene Brennstoffeigenschaften werden ausgeglichen
- schwankende Verfügbarkeit kann ausgeglichen werden
Welche Anforderungen werden an die Abfallmitverbrennung in Kraftwerken gestellt?
- Regelbrennstoffähnliche Brennstoffeigenschaften
- Nutzung der Verfahrenstechnik der Kraftwerksanlage
- Keine negativen Auswirkungen auf Kraftwerksnebenprodukte
- keine negativen Auswirkungen auf Anlage, Verfügbarkeit, Stromproduktion
- keine negativen Auswirkungen auf Emissionen
- Wirtschaflichkeit
- Verfügbarkeit und Preiswüridigkeit
- Genehmigungsfähigkeit, Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz
- Akzeptanz von Mitarbeitern und Öffentlichkeit
