Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Voruntersuchungen des Antragstellers haben gezeigt, da\u00df gegen\u00fcber der klassischen M\u00fcllverbrennung auf einem Rost die Proze\u00dff\u00fchrung mit Vergasung auf einem Rost mit getrennter, unabh\u00e4ngiger Nachverbrennung in einem Brennkammersystem eine Reihe von Vorteilen insbesondere im Hinblick auf die Minderung von Emissionen durch Prim\u00e4rma\u00dfnahmen aufweist. Zielsetzung des Vorhabens war daher die Untersuchung und Erprobung von Optimierungsm\u00f6glichkeiten dieses neuen Vergasungs-Nachverbrennungsverfahrens an einer Pilotanlage.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZun\u00e4chst wurde ein Martin-R\u00fcckschubrost in ein bestehendes Konzept aus Brennkammer und W\u00e4rme\u00fcbertrager sowie Abgasreinigung eingebaut. An dieser 0,5 MW Pilotanlage wurden dann f\u00fcr verschiedene Modellbrennstoffe (Holz, Braunkohle) sowie f\u00fcr Restabf\u00e4lle u.a. Variationen der Luftzahl und -stufung, Roststabgeschwindigkeit, Sauerstoffanreicherung in der Prim\u00e4rluft sowie Luftstufung und Abgasr\u00fcckf\u00fchrung in der Nachverbrennung untersucht.
\nIn dem hier gesteckten Rahmen konnten zun\u00e4chst nur grunds\u00e4tzliche Aspekte, \u00fcberwiegend mit Modellbrennstoffen und ersten Anwendungen mit Restabf\u00e4llen, untersucht werden. Die Untersuchungen mit verschiedenen Restabf\u00e4llen wurden begonnen. Ebenso sind erste Erfahrungen im Hinblick auf die Einbeziehung einer IR-Kamera f\u00fcr ein Regelungskonzept gewonnen worden. Zur Erweiterung des Verst\u00e4ndnisses des Feststofftransportes auf dem Rost wurden Verweilzeituntersuchungen mit Modellstoffen an einem Kalt-Rostmodell durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Verh\u00e4ltnisse der Pilotanlage mit einer thermischen Leistung von ca. 0,5 MWth erm\u00f6glichen eine \u00dcbertragung der ermittelten Versuchsergebnisse auf eine gro\u00dftechnische Anlage.
\nDurch die gezielte Steuerung der Haupteinflu\u00dfgr\u00f6\u00dfen Sauerstoffkonzentration, Temperatur und Verweilzeit entlang des Rostweges (Reaktionsweges) k\u00f6nnen die Teilvorg\u00e4nge Trocknung, Entgasung, Vergasung und Restausbrand gezielt beeinflu\u00dft werden. Ein vollst\u00e4ndiger Feststoffumsatz mit Gl\u00fchverlusten der Aschen kleiner 1 Ma.-% ist m\u00f6glich.
\nBei der unterst\u00f6chiometrischen Betriebsweise wird ein Teil der im Brennstoff gebundenen chemischen Enthalpie in Form brennbarer Gase dem Nachverbrennungsproze\u00df zugef\u00fchrt. Bei dem Vergasungsbetrieb ist aufgrund dieses unvollkommenen Umsatzes die Gefahr einer \u00dcberhitzung der Rostelemente und einer \u00dcberschreitung der Ascheschmelztemperatur gering. Das wirkt sich positiv auf die Standzeiten der Rostst\u00e4be aus.
\nIm Vergleich zu der \u00fcberst\u00f6chiometrischen Fahrweise ergeben sich bei Vergasungsbetrieb aufgrund der deutlich niedrigeren Luftmassenstr\u00f6me entsprechend kleinere Str\u00f6mungsgeschwindigkeiten im Feststoffbett mit erwartungsgem\u00e4\u00df verminderter Flugstaubbildung.
\nMit den Versuchen zum Einsatz der IR-Kamera unter Vergasungsbedingungen ist ein erster Schritt zur Einbindung dieser Me\u00dfmethode in ein Regelungskonzept gegeben.
\nDie Ergebnisse der Verweilzeit-Untersuchungen geben grundlegende Erfahrungen zu dem Feststofftransport auf gro\u00dftechnischen Rostsystemen wieder. Erstmals wurden qualitative Ergebnisse zu den Abh\u00e4ngigkeiten von Haupteinflu\u00dfgr\u00f6\u00dfen ermittelt. Eine \u00dcbertragung der Ergebnisse in die Praxis erfordert weiterf\u00fchrende Untersuchungen.
\nF\u00fcr die Optimierung des Nachverbrennungsprozesses k\u00f6nnen wie erwartet die bekannten Prim\u00e4rma\u00dfnahmen f\u00fcr Gas- und Staubfeuerungen angewendet werden. Ohne zus\u00e4tzliche Sekund\u00e4rma\u00dfnahmen k\u00f6nnen bei entsprechender Stufung Rost\/Nachbrennkammer und in der Nachbrennkammer NO-Konzentrationen unter 100 mg\/m3 bei gleichzeitig hohem Ausbrand der Gase erreicht werden. Die zugeh\u00f6rigen CO-Konzentrationen liegen unterhalb von 10 mg\/m3.
\nBei mehrstufiger Vergasung und anschlie\u00dfender zweigestufter Nachverbrennung von kontaminierten H\u00f6lzern lagen die PCDD\/F-Emissionen in einem Bereich von 0,01 ng\/m3 bis 0,06 ng\/m3 TE\/BGA und damit deutlich unter dem gesetzlichen Grenzwert von 0,1 ng\/m3. Durch eine entsprechend optimierte Nachverbrennung (Mischung, Verweilzeit, Sauerstoff, hei\u00dfe W\u00e4nde usw.) wurden bei 900 \u00b0C \u00e4hnlich niedrige PCDD\/F-Konzentrationen gemessen wie bei 1200 \u00b0C. Dies best\u00e4tigt die Erkenntnis, da\u00df die Haupteinflu\u00dfgr\u00f6\u00dfen Temperatur, Sauerstoffkonzentration, Verweilzeit und Verweilzeitverhalten im Zusammenhang diskutiert werden m\u00fcssen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse sind in Fachzeitschriften und auf wissenschaftlich begutachteten Tagungen vorgestellt und diskutiert worden (z. B.):
\n\u00b7 Beckmann, M.; Scholz, R.: Modellvorstellungen zum Feststoffumsatz bei R\u00fcckst\u00e4nden in Rostfeuerungen. GVC-Symp. Abfallwirtschaft – Herausforderung und Chance, W\u00fcrzburg, 1994.
\n\u00b7 Scholz, R.; Beckmann, M.; Schulenburg, F.: Entwicklungsm\u00f6glichkeiten der Proze\u00dff\u00fchrung bei Rostsystemen zur thermischen Abfallbehandlung. FDBR, Rostock, 1996.
\n\u00b7 Beckmann, M.; Scholz, R.; Wiese, C.; Busch, M.; Peppler, E.: Gasification of Waste Materials in Grate Systems. 4th INFUB Conf. Porto, 1997.
\n\u00b7 Beckmann, M.; Scholz, R.: Vergasung von Abf\u00e4llen in Rostsystemen. In: Born, M.; Berghoff, R. (Hrsg.): Vergasungsverfahren f\u00fcr die Entsorgung von Abf\u00e4llen, Springer-VDI-Verlag GmbH, D\u00fcsseldorf, 1998. ISBN 3-18-990035-3.
\nDar\u00fcber hinaus wurden das Projekt und die Ergebnisse auf verschiedenen Fachmessen (ACHEMA, ENVITEC, Hannover Messe) pr\u00e4sentiert.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Bei der getrennten Proze\u00dff\u00fchrung ist das Niveau der NO- und der CO-Konzentrationen deutlich niedriger als bei einer \u00fcblichen \u00fcberst\u00f6chiometrischen Fahrweise der Rostanlage. In Verbindung mit den durch Prim\u00e4rma\u00dfnahmen erreichten Verminderungen der NO- und der CO-Konzentrationen ergibt sich so eine deutliche Reduzierung des Schadstoffaussto\u00dfes (Schadstofffrachten) gegen\u00fcber konventionell betriebenen Anlagen.
\nIm Vergleich zu den Verh\u00e4ltnissen konventioneller Anlagen bedeutet das eine erhebliche Reduzierung der Abgasstr\u00f6me und damit auch eine Reduzierung von Schadstofffrachten. Dies f\u00fchrt zu einer Verminderung des Aufwandes bei der Abgasreinigung (Sekund\u00e4rma\u00dfnahmen) und zu einer Erh\u00f6hung des Wirkungsgrades des Gesamtprozesses<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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