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Thermische Abfallbehandlung > Vorlesung 12 "Mitverbrennung" > Flashcards

Vorlesung 12 "Mitverbrennung" Flashcards

1
Q

Welche Feuerungstypen werden bei EBS-Anlagen verwendet?

A
  • Rostfeuerung (vgl. Siedlungsabfallverbrennungsanlagen)
  • Wirbelschictfeuerungen
    • Zirkulieredne Wirbelschciht
    • Stationäre Wirbelschicht
      • rotierende Wirbelschicht
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2
Q

Welche Merkmale haben die EBS-Anlagen?

A
  • 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 ?
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3
Q

Wie haben sich die EBS-Anlagen mit Wirbelschicht im Laufe der Zeit entwickelt?

A
  • seit den 1920er Jahren als Vergasungsreaktor (Winkler-Vergaser BASF)
  • seit den 1970er Einsatz für die Verbrennung (Kohle, Biomasse, Abfälle)
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4
Q

Welche Merkmale hat die Wirbelschicht?

A
  • 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
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5
Q

Welche Nachteile hat die Wirbelschicht?

A
  • Verschleiß an Einbauten und Heizflächen, Feststoffabrieb
  • Aufwändige Feststoffabscheidung
  • Zusammenbrechen der Schicht bei Agglomeration des Feststoffs
  • hoher Energiebedarf
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6
Q

Was sind die Merkmale der stationären Wirbelschicht?

A
  • 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
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7
Q

Was sind die Merkmale der rotierenden Wirbelschicht?

A
  • 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
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8
Q

Was sind die Merkmale der zirkulierenden Wirbelschicht?

A
  • 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
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9
Q

Welche Feuerungstypen werden bei der Altholzverbrennungsanlagen verwendet?

A
  • Rostfeuerung
    • (vgl. Siedlungsabfallverbrennungsanlagen)
    • Wanderrost
  • Wirbelschichtfeuerung
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10
Q

Welche Merkmale haben Altholzverbrennungsanlagen?

A
  • 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
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11
Q

Was beinhaltet die Holzklasse AI?

A

nAturbelassenes oder lediglich mechanich bearbeitetes ALtholz, das bei seiner Verwertung nicht mehr als unerheblich mit holzfremden Stoffen verunreinigt wurde

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12
Q

Was beinhaltet die Holzklasse AII?

A

Verleimtes, gestrichenes, lackiertes oder anderwertig behandeltes Altholz OHNE halogenorganische Verbindungen in der Beschichtung (z.B. PVC) und OHNE Holzschutzleim

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13
Q

Was beinhaltet die Holzklasse AIII?

A

Altholz mit halogenorganischen Verbindungen in der Beschichtung, OHNE Holzschutzmittel

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14
Q

Was beinhaltet die Holzklasse AIV?

A

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

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15
Q

Wie wird mit PCB-Altholz umgegangen?

A

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

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16
Q

Was ist Sonderabfall?

A
  • Sonderabfall, besonder überwachungsbedürftiger Abfall: veraltet
  • heute: gefährlicher Abfall (seit 2006)
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17
Q

Welche Feuerungstypen werden bei Sonderabfallverbrennungsanlagen verwendet?

A
  • Drehrohrofen
  • Brennkammerfeuerungen für flüssige/gasförmige Brennstoffe
18
Q

Welche Merkmale haben Sonderabfallverbrennungsanlagen?

A
  • vorrangige Ziel
    • effiziente Zerstörung organsicher Komponenten
    • Überführung der anorganischen Schadstoffe in eine anlagerungsfähige Form
  • Nutzung von Energie und Material
19
Q

Welche Brennstoffcharakteristika haben Sonderabfallverbrennungsanlagen?

A
  • meist Stoffgemsiche mit unterchiedlichen chem.-phys.- Eigenschaften
  • fest, pastös, flüssig oder gasförmig
  • einige tausend verschiedener abfallarten
  • allgemein hohes Schadpotential
20
Q

Welche Merkmale hat das Drehrohr bei der Sonderabfallverbrennungsanlage?

A
  • dominierendes Verfahren für gefährliche Abfälle
  • sehr robustes System
  • Abfälle jeder Konsistenz und Zusammensetzung verbrennbar: fest, pastös, flüssig, gasförmig
  • Verbrennungsfahrpläne für gleichmäßige Verbrennungsführung
21
Q

Wie erfolgt die Zuführung im Drehrohr?

A
  • 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
22
Q

Welche Geometrien haben Drerohröfen?

A
  • 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)
23
Q

Was ist Klärschlamm?

A

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

24
Q

Wie kann Klärschlamm bezüglich seiner Herkunft unterschieden werden?

A
  • kommunale Klärwerke
  • industrielle Klärwerke
25
Q

Welche Feuerungstypen gibt es bei der Klärschlammverbrennung?

A
  • Wirbelschichtfeuerung
  • Rostfeuerung
  • Etagenofen/-wirbler
26
Q

Welche Merkmale hat die Klärschlammverbrennung?

A
  • Möglichkeit der Phosphorrückgewinnung
  • Nutzung des Energiegehaltes
    • Nur bei EInsatz sinvoller Trocknungskonzepte (z.B. Nutzung lokaler NT- Wärmer) möglich
27
Q

Welche Brennstoffcharakteristika hat die Klärschlammverbrennung?

A
  • Unterscheidung von Roh- und Faulschlämmen
  • Hoher Wasser- und Aschegehalt
  • Hohes Schadstoffpotential
  • Kommunale Klärschlämme: närstoff-/phosphorreich
28
Q

Wo wird die Kohlefeuerung eingesetzt?

A
  • Trockenfeuerung (ohne Ascheschmelzen)
    • (Rostfeuerung)
    • Wirbelschichtfeuerung
    • Staubfeuerung
  • Schmelzfeuerung (mit Ascheschmelzen)
    • Schmelzkammer
29
Q

Wo wird die Industriefeuerung eingesetzt?

A
  • Zement- und Kalkindustrie
  • Asphaltindustrie
  • Ziegelindustrie
30
Q

Welche Geometrien haben Drehrohröfen im Zementwerk?

A
  • 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
31
Q

Wie groß ist die Primärluft (Brennluft) im Zementwerk?

A

6 - 13%

32
Q

Wie hoch ist die Temperatur der vorgewärmten Sekundärluft aus Klimkerkühler, die Flammentemperatur und die Sintertemperatur des Feststoffes?

A
  • Vorgewärmte Sekundärluft aus Klinkerkühler: 600 - 1000 °C
  • Flammentemperatur: 2000 °C
  • SIntertemperatur Feststoff ca. 1450 °C
33
Q

Wie hoch ist die Verweilzeit des Feststoffes?

A

20 - 40 Minuten

34
Q

Wie lang dauert die Gasverweilzeot im Drehrohrofen und in der Zweitfeuerung und wie hoch ist dort jeweils die Temperatur?

A
  • Gasverweilzeit im Drehrohrofen: ca. 8 Sekunden bei T > 1200 °C
  • Gasverweilzeit in Zweitfeuerung > 2 Sekunden bei T > 850 °C
35
Q

Die Aufgabeposition ist abhängig von Form der Brennstoffe. Welche Brennstoffe können vom Brennerkopf und welche vom Drehrohrkopf genutzt werden?

A
  • Brennerkopf und Calcinator: blasfähige EBS (z.B: Fluff, Tiermehl)
  • Drehrohrkopf: grobstückige Brennstoffe (z.B. Altreifen)
36
Q

Welche Auswirkungen hat der Abfalleinsatz auf Emissionen?

A
  • 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
37
Q

Welche Auswirkungen hat der Abfalleinsatz auf die Produktqualität?

A
  • Abfälle können die Zusammensetzung des Klinkers verändern
  • Sorgfältige Überwachung nötig
38
Q

Welche Abfallfraktionen werden im Kraftwerk verwertet?

A
  • Klärschlamm
  • EBS
  • Kunststoffe
  • Reststoffe aus dem Papierrecycling
  • Tiermehl
  • Textilien
  • Altreifen
  • ## Verpackungen
39
Q

Welche Vorteile hat die Abfallmitverbrennung in Kraftwerken?

A
  • hohe Temperaturen (900 - 1600 °C) Zerstörung von Schadstoffen
  • hoher elektrischer Wirkungsgrad
  • inhomogene Brennstoffeigenschaften werden ausgeglichen
  • schwankende Verfügbarkeit kann ausgeglichen werden
40
Q

Welche Anforderungen werden an die Abfallmitverbrennung in Kraftwerken gestellt?

A
  • 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

Thermische Abfallbehandlung (18 decks)

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