Projekt 01746/01

Mehrstufige Vergasung von Restm√ľll auf einem Rost

Projektträger

Clausthaler Umwelttechnik-Institut (CUTEC) GmbH
Leibnizstr. 21 + 23
38678 Clausthal-ZellerfeldZielsetzung und Anlass des Vorhabens Voruntersuchungen des Antragstellers haben gezeigt, da√ü gegen√ľber der klassischen M√ľllverbrennung auf einem Rost die Proze√üf√ľhrung mit Vergasung auf einem Rost mit getrennter, unabh√§ngiger Nachverbrennung in einem Brennkammersystem eine Reihe von Vorteilen insbesondere im Hinblick auf die Minderung von Emissionen durch Prim√§rma√ünahmen aufweist. Zielsetzung des Vorhabens war daher die Untersuchung und Erprobung von Optimierungsm√∂glichkeiten dieses neuen Vergasungs-Nachverbrennungsverfahrens an einer Pilotanlage. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZun√§chst wurde ein Martin-R√ľckschubrost in ein bestehendes Konzept aus Brennkammer und W√§rme√ľbertrager sowie Abgasreinigung eingebaut. An dieser 0,5 MW Pilotanlage wurden dann f√ľr verschiedene Modellbrennstoffe (Holz, Braunkohle) sowie f√ľr Restabf√§lle u.a. Variationen der Luftzahl und -stufung, Roststabgeschwindigkeit, Sauerstoffanreicherung in der Prim√§rluft sowie Luftstufung und Abgasr√ľckf√ľhrung in der Nachverbrennung untersucht. In dem hier gesteckten Rahmen konnten zun√§chst nur grunds√§tzliche Aspekte, √ľberwiegend mit Modellbrennstoffen und ersten Anwendungen mit Restabf√§llen, untersucht werden. Die Untersuchungen mit verschiedenen Restabf√§llen wurden begonnen. Ebenso sind erste Erfahrungen im Hinblick auf die Einbeziehung einer IR-Kamera f√ľr ein Regelungskonzept gewonnen worden. Zur Erweiterung des Verst√§ndnisses des Feststofftransportes auf dem Rost wurden Verweilzeituntersuchungen mit Modellstoffen an einem Kalt-Rostmodell durchgef√ľhrt. Ergebnisse und Diskussion Die Verh√§ltnisse der Pilotanlage mit einer thermischen Leistung von ca. 0,5 MWth erm√∂glichen eine √úbertragung der ermittelten Versuchsergebnisse auf eine gro√ütechnische Anlage. Durch die gezielte Steuerung der Haupteinflu√ügr√∂√üen Sauerstoffkonzentration, Temperatur und Verweilzeit entlang des Rostweges (Reaktionsweges) k√∂nnen die Teilvorg√§nge Trocknung, Entgasung, Vergasung und Restausbrand gezielt beeinflu√üt werden. Ein vollst√§ndiger Feststoffumsatz mit Gl√ľhverlusten der Aschen kleiner 1 Ma.-% ist m√∂glich. Bei der unterst√∂chiometrischen Betriebsweise wird ein Teil der im Brennstoff gebundenen chemischen Enthalpie in Form brennbarer Gase dem Nachverbrennungsproze√ü zugef√ľhrt. Bei dem Vergasungsbetrieb ist aufgrund dieses unvollkommenen Umsatzes die Gefahr einer √úberhitzung der Rostelemente und einer √úberschreitung der Ascheschmelztemperatur gering. Das wirkt sich positiv auf die Standzeiten der Rostst√§be aus. Im Vergleich zu der √ľberst√∂chiometrischen Fahrweise ergeben sich bei Vergasungsbetrieb aufgrund der deutlich niedrigeren Luftmassenstr√∂me entsprechend kleinere Str√∂mungsgeschwindigkeiten im Feststoffbett mit erwartungsgem√§√ü verminderter Flugstaubbildung. Mit den Versuchen zum Einsatz der IR-Kamera unter Vergasungsbedingungen ist ein erster Schritt zur Einbindung dieser Me√ümethode in ein Regelungskonzept gegeben. Die Ergebnisse der Verweilzeit-Untersuchungen geben grundlegende Erfahrungen zu dem Feststofftransport auf gro√ütechnischen Rostsystemen wieder. Erstmals wurden qualitative Ergebnisse zu den Abh√§ngigkeiten von Haupteinflu√ügr√∂√üen ermittelt. Eine √úbertragung der Ergebnisse in die Praxis erfordert weiterf√ľhrende Untersuchungen. F√ľr die Optimierung des Nachverbrennungsprozesses k√∂nnen wie erwartet die bekannten Prim√§rma√ünahmen f√ľr Gas- und Staubfeuerungen angewendet werden. Ohne zus√§tzliche Sekund√§rma√ünahmen k√∂nnen 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√∂rigen CO-Konzentrationen liegen unterhalb von 10 mg/m3. Bei mehrstufiger Vergasung und anschlie√üender zweigestufter Nachverbrennung von kontaminierten H√∂lzern 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√üe W√§nde usw.) wurden bei 900 ¬įC √§hnlich niedrige PCDD/F-Konzentrationen gemessen wie bei 1200 ¬įC. Dies best√§tigt die Erkenntnis, da√ü die Haupteinflu√ügr√∂√üen Temperatur, Sauerstoffkonzentration, Verweilzeit und Verweilzeitverhalten im Zusammenhang diskutiert werden m√ľssen. √Ėffentlichkeitsarbeit und Pr√§sentation Die Ergebnisse sind in Fachzeitschriften und auf wissenschaftlich begutachteten Tagungen vorgestellt und diskutiert worden (z. B.): ¬∑ Beckmann, M.; Scholz, R.: Modellvorstellungen zum Feststoffumsatz bei R√ľckst√§nden in Rostfeuerungen. GVC-Symp. Abfallwirtschaft - Herausforderung und Chance, W√ľrzburg, 1994. ¬∑ Scholz, R.; Beckmann, M.; Schulenburg, F.: Entwicklungsm√∂glichkeiten der Proze√üf√ľhrung bei Rostsystemen zur thermischen Abfallbehandlung. FDBR, Rostock, 1996. ¬∑ Beckmann, M.; Scholz, R.; Wiese, C.; Busch, M.; Peppler, E.: Gasification of Waste Materials in Grate Systems. 4th INFUB Conf. Porto, 1997. ¬∑ Beckmann, M.; Scholz, R.: Vergasung von Abf√§llen in Rostsystemen. In: Born, M.; Berghoff, R. (Hrsg.): Vergasungsverfahren f√ľr die Entsorgung von Abf√§llen, Springer-VDI-Verlag GmbH, D√ľsseldorf, 1998. ISBN 3-18-990035-3. Dar√ľber hinaus wurden das Projekt und die Ergebnisse auf verschiedenen Fachmessen (ACHEMA, ENVITEC, Hannover Messe) pr√§sentiert. Fazit Bei der getrennten Proze√üf√ľhrung ist das Niveau der NO- und der CO-Konzentrationen deutlich niedriger als bei einer √ľblichen √ľberst√∂chiometrischen Fahrweise der Rostanlage. In Verbindung mit den durch Prim√§rma√ünahmen erreichten Verminderungen der NO- und der CO-Konzentrationen ergibt sich so eine deutliche Reduzierung des Schadstoffaussto√ües (Schadstofffrachten) gegen√ľber konventionell betriebenen Anlagen. Im Vergleich zu den Verh√§ltnissen konventioneller Anlagen bedeutet das eine erhebliche Reduzierung der Abgasstr√∂me und damit auch eine Reduzierung von Schadstofffrachten. Dies f√ľhrt zu einer Verminderung des Aufwandes bei der Abgasreinigung (Sekund√§rma√ünahmen) und zu einer Erh√∂hung des Wirkungsgrades des Gesamtprozesses

√úbersicht

Telefon

05323/40064

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Bundesland

Niedersachsen

Fördersumme

343.485,89 ‚ā¨

Förderzeitraum

02.09.1994 - 24.01.2000