Energie aus Abfall 12 (2015)


Flexibler Dampfturbinenbaukasten fĂĽr Dampfturbinen in Abfallverbrennungsanlagen
Dr.-Ing. Kristin Abel-GĂĽnther, Andreas Steckner, Dr. Henning Ressing
Die MAN Diesel & Turbo SE stellt in ihren Fertigungsstätten in Oberhausen und Hamburg Dampfturbinen im Leistungsbereich zwischen 1 und 160 MW her. Für Dampfturbinen in Abfallverbrennungsanlagen verfügt MAN über mehr als fünfzig Referenzen aus den letzten zehn Jahren in ganz Europa, wobei die kleinste Maschine 3,6 MW und die größte 80 MW elektrische Leistung erzeugt.
Wirtschaftliche Potentiale des Online-Anlagen-Monitorings
Professor Dr.-Ing. Michael Beckmann, Dr.-Ing. Martin Pohl, Dr. Wolfgang Spiegel, Dipl.-Ing. Tobias Widder
Im Bereich der Abfallverbrennung sind insbesondere seit Beginn der 90er Jahre des vergangenen Jahrhunderts eine Reihe von Entwicklungen und Verbesserungen im Hinblick auf wesentliche Teilaufgaben wie • den Abbau von Schadstoffen und damit • die Reduzierung der Schadstofffrachten, • die Senkung der Abgasströme, • die Verbesserung der Aschequalität, • die Steigerung des Gesamtwirkungsgrades sowie • die Verminderung von Korrosionserscheinungen erreicht worden.
Kathodischer Korrosionsschutz als Alternative zur bautechnischen Betonsanierung
Dr.-Ing. Thorsten Eichler
Die Entwicklung neuer und dauerhafter Anodenmaterialien führte in den letzten zehn bis fünfzehn Jahren dazu, dass der kathodische Korrosionsschutz zusehends in den Fokus des Interesses von Bauherren und sachkundigen Planern bei der Instandsetzung, vorwiegend chloridgeschädigter Bauwerke, rückt.
Zukunftsfähigkeit kleiner Klärschlammverbrennungsanlagen
Jörn Franck, Lutz Schröder
Die Bestrebungen die landwirtschaftliche Verwertung von Klarschlamm zu beenden erfordert in nachster Zeit erhebliche Kapazitaten an thermischen Klarschlammbehandlungsanlagen. Vor dem Hintergrund des Ressourcenschutzes konnte bei der Mono- Klarschlammverbrennung der Rohstoff Phosphor aus den Aschen zuruck gewonnen werden, was bei einer Mitverbrennung nicht moglich ist.
Waste to Energy 4.0 – Die Abgasreinigung der neuen Abfallverwertungsanlage in Kopenhagen –
Dipl.-Ing. Christian Fuchs
Das Verhältnis von Bürgern zu dem selbst erzeugten Abfall und dem sinnvollen Umgang damit ist seit Anbeginn der Abfallerzeugung gespalten. Dabei zeugt die Herkunft des Wortes noch von einer alltäglichen Begleiterscheinung der Zivilisation, nämlich der Broterzeugung: Bei dem althochdeutschen mullen oder mittelhochdeutschen müllen, der Vermahlung des Getreides hat der Müller die unbrauchbaren Spelzen, Unkrautsamen, Holzstückchen und Bodenkrumen entfernt. Für diese hat sich der Begriff Müll eingebürgert, der heute für jedwede Form von Abfall verwendet wird.
Neue Technologien zur Dampferzeugerbeschichtung fĂĽr den Schutz gegen Korrosion und VerschleiĂź
Dr. Gary Heath, Alain Tremblay, Wolfgang Satke, David Braha
Die Wanddickenabzehrung von Dampferzeugerrohren aufgrund der schweren Betriebsbedingungen kann zu vorzeitigem Rohrbruch und ungeplanten Ausfällen führen. Es gibt immer höhere Anforderungen, um Abfall und Mischabfälle bei höheren Temperaturen mit einer verbesserten Zuverlässigkeit der Dampferzeugerrohre zu verbrennen. Anlagenbetreiber von Abfallverbrennungen sind immer stärker dazu gezwungen kostengünstige Lösungen für eine höhere Verführbarkeit von Flossenwänden und Überhitzerrohren im Vergleich zur großflächigen Schweißplattierungen mit Inconel 625 zu finden.
Neubau im Bestand – in der MVA Wien-Spittelau –
Dr.-Ing. Frank Schumacher, Dipl.-Ing. Dr. Philipp Krobath, Ing. Erich Pawelka, Ing. Ulrich Ponweiser, Dipl.-Ing. Martin Höbler
Die thermische Abfallbehandlungsanlage Spittelau ist eine von vier Hausabfallverbrennungsanlagen in Wien und hat eine lange und traditionsreiche Geschichte. Sie wurde von 1969 bis 1971 mit dem Hauptziel der Verwertung von Hausabfall und hausmüllähnlichen Abfällen sowie der Versorgung des rund zwei Kilometer entfernten Allgemeinen Krankenhauses der Stadt Wien mit Fernwärme errichtet. Neben dem Anlagenteil für die thermische Abfallbehandlung, sind zur Ausfallsicherheit Heißwasserdampferzeuger installiert. Mitten in der Stadt gelegen, unterschied sich der Baukörper damals kaum von einem anderen Kraftwerksbau.
Technischer Stand beim Schweißplattieren – Intelligent ausgeführter Korrosionsschutz –
Dipl.-Ing. Wolfgang Hoffmeister, Dipl.-Ing. Arne Manzke
Die thermische Verwertung von Abfällen in MVA, Bio- und Ersatzbrennstoffanlagen führt bekanntermaßen zu Korrosionsphänomen an den üblicherweise verwendeten Materialguten wie z.B. 16Mo3, P265GH, 13CrMo45, usw. Besonders bei hoher Werkstofftemperatur führen die im Abgas freigesetzten Elemente Chlor und Schwefel zu extremen Abzehrungen durch Hochtemperatur-Chlorkorrosion und Salzschmelzenkorrosion.
Anforderungen an Dampfturbinen fĂĽr Abfallverbrennungsanlagen
Dr.-Ing. Michael Horn, Dr.-Ing. Daniel Schwier
Aufgrund der sich ändernden Randbedingungen in der Abfallwirtschaft und des daraus resultierenden starken Wettbewerbes auf dem Entsorgungsmarkt ist es notwendig, auch die Nebensysteme einer Abfallverbrennungsanlage intensiv zu beleuchten, um mögliche Optimierungen bei der Planung und beim Betrieb solcher Anlagen möglichst weitgehend umzusetzen.
Brand- und Explosionsschutz in der Abfallwirtschaft
Dr. mont. Dipl.-Ing. Hannes Kern
Aus einem sicherheitstechnischen Blickwinkel betrachtet weist jeder Industriezweig Spezifika auf, welche ihn in Bezug auf die Einsatzstoffe, Verfahren oder Produkte von anderen unterscheiden. Die Abfallwirtschaft innerhalb der verschiedenen Gewerbe bzw. Industriezweige nimmt insofern eine Sonderstellung ein, als dass nahezu alle Rohstoffe, Halbzeuge und vor allem Produkte auch in Form von Abfall anfallen können. Darüber hinaus ist der zeitliche Anfall verschiedener Abfallkomponenten nicht immer eindeutig definierbar und kann sowohl punktuell, als auch über einen längeren Zeitraum erfolgen. Mengenmäßig betrachtet können Kleinmengen, sowie sehr große Stoffströme anfallen. Nun handelt es sich bei dieser Betrachtung grundsätzlich um keinen unbekannten Sachverhalt, Sicherheitstechnisch ist dies allerdings eine enorme Herausforderung.
Optimierung von Verbrennungsanlagen – Praxiserfahrungen bei der Verbrennung von Abfällen, EBS und Biomassen – einfache Umsetzung – große Wirkung –
Dr.-Ing. Sascha Krüger, Dr. Jörg Krüger
Für den Betreiber einfach umzusetzende Optimierungsmaßnahmen für Abfall-, EBSund Biomasseverbrennungsanlagen können Einspareffekte und betriebliche Vorteile erzielen. Die vorgestellten Optimierungsmaßnahmen betreffen Bereiche von der Brennstoffaufgabe (z.B. atmosphärische Wasserkühlung an Brennstoffschächten) über die Feuerung/Abgasreinigung (Direkt-Kalkeindüsung in die Feuerung zur Unterstützung der Abgasreinigung bei HCl- und SO2-Spitzen ) von energetischen Einspareffekten (Speisewassertemperaturabsenkung, Dampferzeugervorwärmung mit MD-Dampf) bis hin zu der Entsorgung von Reststoffen aus der nassen Offline-Dampferzeugerreinigung.
Untersuchungen zur Freisetzung von synthetischen Nanopartikeln bei der Abfallverbrennung
Inge-Maria Lang, Manuela Hauser, Dipl. Ing. Werner Baumann, Dr. Hartmut Mätzing, Prof. Dr.-Ing. Helmut Seifert
Die Nanotechnologie zählt zu den innovativen Schlüsseltechnologien in Deutschland, mit einem geschätzten Gesamtumsatz von 13 Mrd. EUR im Jahr 2013. Die Anwendungsfelder erstrecken sich von der Elektronik bis hin zur Chemie und Pharmazie, bei denen Nanomaterialien als Zusatzstoffe verwendet werden. Zu finden sind die innovativen Stoffe in Bekleidung, Kosmetika, Reinigungsmitteln, Lacken und Farben. Untersuchungen, die sich mit der Entsorgung und dem Recycling dieser Materialien beschäftigen, sind bisher kaum publiziert. Hier besteht ein großer Bedarf an Forschungsarbeiten.
Optimierung der SprĂĽhabsorption des MHKW Rothensee - Eine Herausforderung?
Guido LĂĽcker
Die Müllheizkraftwerk Rothensee GmbH (MHKW) betreibt am Standort Magdeburg Rothensee ein modernes Abfallwirtschafts- und Energiekonzept. Auf dem ehemaligen, revitalisierten Kraftwerksgelände im Norden Magdeburgs, optimal angebunden an Straße, Schiene und Wasser, wurde in den Jahren 2003 bis 2006 das MHKW in zwei Abschnitten gebaut und in Betrieb genommen.
Erweiterung des Abfallbunkers mit dem Gleitschalverfahren in der MVA Bonn
Wolfgang Mattern
Die Bunkerkapazität der Abfallverwertungsanlage Bonn GmbH zur Zwischenlagerung von Abfall wird zur Zeit (2014) baulich erweitert. Diese Baumaßnahme ist ein Bestandteil der seit mehreren Jahren betriebenen laufenden Restrukturierung des kommunalen Unternehmens. Hierzu wurde bereits im vergangenen Jahr berichtet. Es geht primär um die Verbesserung der Marktposition vor dem Hintergrund gestiegener Kapazitäten und sinkender Restabfallmengen im Bundesgebiet.
Pyrolyse von Biomasse im STYX-Reaktor
Marco Tomasi Morgano, Dipl.-Ing. Hans Leibold, Frank Richter, Prof. Dr.-Ing. Helmut Seifert
Am Karlsruher Institut fĂĽr Technologie wurde ein neuartiger Pyrolysereaktor entwickelt, der den Pyrolyseprozess mit einer in-situ HeiĂźgasreinigung kombiniert.
Optimierung einer Klärschlamm-Monoverbrennung am Beispiel der Anlage des Klärwerks Karlsruhe
Andreas MĂĽnzmay, Christian Sawall
Seit dem Jahre 1981 betreibt die Stadt Karlsruhe für die Entsorgung ihrer nicht ausgefaulten kommunalen Klärschlämme eine eigene Monoverbrennungsanlage auf dem Gelände des Klärwerks westlich der Bundesstraße B 36.
Alternative Brennstoffe im Verbund mit Kohlekraftwerken – Zukünftiger Einsatz von Ersatzbrennstoffen aus Sicht der Kraftwerkstechnik –
Dr.-Ing. Michael Nolte, Dr. rer. nat. Kai Keldenich
Die Nutzung alternativer Brennstoffe im Verbund mit Kohlekraftwerken ist ein interessantes Themengebiet, das im Rahmen der Energiewende immer wieder in den Fokus der Diskussionen rĂĽckt.
Modellierung und Simulation von Prozessen in Abfallheizkraftwerken – am Beispiel des Wasser-Dampf-Kreislaufs –
Dr. Reiner Pawellek, Christoph Jannasch, Dr.-Ing. Ragnar Warnecke
Es wird dargelegt, welche Anwendungsmöglichkeiten für die Simulation von Prozessen in Abfallheizkraftwerken bestehen. Am Beispiel des Gemeinschaftskraftwerks Schweinfurt wird gezeigt, wie eine solche Modellierung aussieht und welche Möglichkeiten die eingesetzte Software bietet.
Thermisches Recycling beim Landfill Mining
Dipl.-Ing. Martin Rotheut, Prof. Dr.-Ing. Peter Quicker
Im August 2012 ist das vom BMBF geförderte Forschungsprojekt TÖNSLM angelaufen, das eine ganzheitliche Untersuchung der Möglichkeiten zum Rückbau bestehender Siedlungsabfall- und Schlackedeponien sowie zur Nutzung der darin enthaltenen Rohstoffe zum Ziel hat. Die Bearbeitung des Forschungsprojektes erfolgt dabei im Verbund mit verschiedenen Instituten der Technischen Universitäten Braunschweig, Clausthal, Aachen und weiteren Forschungseinrichtungen wie dem ifeu und dem Öko-Institut. Das Projekt wird durch die Tönsmeier Dienstleistung GmbH geleitet, ein weiterer Verbundpartner ist die AML Immobilien GmbH.
Vom Klärschlamm zu Phosphor – die Zukunft der Verwertung von Klärschlamm –
Dipl.-Ing. Andreas Schönberg, Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Harald Raupenstrauch
Die zunehmende Industrialisierung und die stark wachsende Erdbevölkerung führen zu einer vermehrten Nutzung von endlichen und nicht regenerativen Rohstoffen. Dadurch können in absehbarer Zeit bedrohliche ökologische Auswirkungen erwachsen, welche lediglich durch eine drastische Reduktion des Ressourcenverbrauchs vermindert werden können.
Phosphorrecycling mit dem Mephrec-Verfahren – Stand der Entwicklung –
Dipl.-Ing. Gerald Grüner, Dipl.-Phys. Joachim Mallon, Dipl.-Krist. Michael Schaaf, Frank Reinmöller
Die zunehmenden Aktivitäten zur Entwicklung geeigneter Verfahren zur Phosphorrückgewinnung zeigen deutlich die steigende Bedeutung dieses Themenkreises. P-Recycling findet weltweit Beachtung und der politische Wille zur Rückgewinnung von Phosphor bzw. Phosphat ist nicht nur in Deutschland klar formuliert.
Innovatives Modell zur Optimierung der SNCR-Technik
Uwe Schneider, Sebastian Georg, Prof. Dr.-Ing Christian Gierend
In vielen Bereichen der Technik sind Simulationswerkzeuge auf dem Vormarsch. Sie bieten viele Vorteile und können zur Verbesserung verschiedener Prozesse eingesetzt werden. Ebenso erschließen sie die Möglichkeit noch nicht umgesetzte Verfahren abzubilden und den Einsatz von neuer Verfahrenstechnik zu erproben. Kostenintensive und zeitaufwändige Versuchsreihen werden dadurch eingespart. Es werden verschiedene diskutierte Problemlösungen selektiert und in ihrer Anzahl reduziert, alleine dadurch, dass sich in der Simulation bereits zeigt, dass die eine oder andere Lösung in der Realität physikalisch nicht den gewünschten Effekt erbringt. So lassen sich unter Umständen alle Versuchsreihen einsparen, oder zumindest deren Anzahl reduzieren.
Ersatzbrennstoff-Heizkraftwerk zur Energieversorgung einer Papierfabrik
Dr.-Ing. Hans-Dieter Huber, Ivo Schregenberger, Markus Wieduwilt
Die Anforderungen einer Papierfabrik an die Prozessdampfversorgung sind anspruchsvoll. Einerseits muss eine hohe Versorgungssicherheit gewährleistet werden. Andererseits kann die für die Papiermaschine benötigte Prozessdampfmenge je nach Betriebszustand stark schwanken und der Dampfverbrauch innerhalb von Sekunden praktisch auf null absinken.
Einhaltung verschärfter NOx- und NH3-Grenzwerte bei bestehenden Anlagen – Vorgehen und Lösungsansätze anhand von Praxisbeispielen –
Dr.-Ing. Wolfgang SchĂĽttenhelm, Philip Reynolds, JĂĽrgen Hukriede
Aufgrund der künftigen neuen bzw. verschärften Grenzwerte für Ammoniak und NOx besteht die Notwendigkeit zum Handeln für Betreiber von thermischen Abfallanlagen. Auch wirtschaftliche Gründe können zur Installation oder zur Ertüchtigung einer SNCR-Anlage mit erhöhter Performance führen. Ein großes Spektrum von Anpassungen steht dabei zur Verfügung, für das ERC Technik systematische Unterstützung bei der Konzept- und Entscheidungsfindung bis hin zur Umsetzung der Maßnahmen bietet.
Biomasseanteil in österreichischen Abfallverbrennungsanlagen
Therese Schwarzböck, Professor Dipl.-Ing. Dr. Helmut Rechberger, Dipl.-Ing. Dr. Johann Fellner
Bei der Abfallverbrennung entsteht treibhausneutrales – aus biogenen Quellen wie Holz, Papier, Küchen- und Gartenabfälle – und treibhausrelevantes CO2 (aus Kunststoffen). Um letzteres und damit den Beitrag der Abfallverbrennung zur Klimabilanz Österreichs zu quantifizieren, werden hier die Betriebsdaten von zehn österreichischen Anlagen ausgewertet.
State-of-the-Art-Korrosionsschutz und lebensdauerverlängernde Maßnahme für Verdampferwände, – am Beispiel des IHKW Andernach –
Dr. Daniel Spálenka
Bei einem Kraftwerksdampferzeuger kann Korrosion an den Druckteilen zu deren Strukturversagen fĂĽhren und die Abschaltung des Dampferzeugers oder eventuell des gesamten Blocks erforderlich machen.
Korrosionsschutz und Werkstoffwahl in Abfallverbrennungsanlagen, Ersatzbrennstoff-Kraftwerken und Biomasseanlagen
Dr. Wolfgang Spiegel, Dominik Schneider, Dipl.-Ing. Marie Kaiser, Dipl.-Ing. Dominik Molitor, Dipl.-Ing. Joos Brell
Die Verfügbarkeit von Kraftwerken und somit auch deren Energieeffizienz wird häufig durch die Abzehrung der Wärmetauscherflächen begrenzt. Um diesen Effekt möglichst gering zu halten, gilt es, für die belasteten Bauteile den geeigneten Werkstoff bzw. die geeignete Schutzschicht anzuwenden. Aufgrund unterschiedlicher Einflüsse (Brennstoff, Feuerung, Dampfparameter usw.) ist eine Übertragbarkeit von Befunden nur eingeschränkt möglich.
Umbau einer bestehenden kohlegefeuerten Kraftwerksanlage auf Biomasse
Dr.-Ing. Christian Storm, Peter Goorden, Thomas Bauthier
Im Dezember 2009 wurde an die Babcock Borsig Steinmüller GmbH (BBS) der Auftrag für die Änderung des Kraftwerks Rodenhuize 4 in Belgien vergeben. Der Betreiber der Anlage ist NV Max Green, ein Joint Venture zwischen Electrabel (GDF SUEZ) und Ackermans & van Haaren. Der Engineeringpartner für dieses Projekt war Tractebel Engineering (GDF SUEZ). Rodenhuize 4 wurde 1978 gebaut und ursprünglich dafür ausgelegt, Gichtgas (BFG – blast furnace gas) und Schweröl zu verfeuern. 1989 wurde die Feuerung von Schweröl umgestellt. Sechzehn Jahre später, im Jahr 2005, wurden Anpassungen vorgenommen, um die Anlage teilweise mit Biomasse (gemahlene Holzpellets) zu betreiben.
Abfallvergasungstechnik mit Direktschmelze zur Energie- und MaterialrĂĽckgewinnung
Nobuhiro Tanigaki, Yoshihiro Ishida
Die Vergasung von Siedlungsabfall ist ein weltweit erforschtes Thema und hat sich als eine alternative thermische Behandlungsmöglichkeit von Abfall bewährt. Das Direct- Melting-System (DMS = Direktschmelzverfahren) ist eine Schachtofenvergasungs- und -schmelztechnik für verschiedene Arten von Abfällen. Sie weist mehr als 40 Referenzen auf und wird seit 35 Jahren eingesetzt. Diese Vergasungstechnik wird zur Verarbeitung von Siedlungsabfall zusammen mit Abfällen unterschiedlicher Art verwendet, wie beispielsweise Klarschlamm, Klinikabfälle oder Asche aus Verbrennungsanlagen. Ihr Vorteil ist die simultane Rückgewinnung von sowohl Energie als auch Material in einem Prozessablauf.
Kondensationsanlagen in der Abfallverbrennung – Praktische Erfahrungen mit luftgekühlten Kondensatoren in verschiedenen Anlagen –
Jörg Torkar, Reimund Gatzke, Dr.-Ing. Johannes Gürtner, Alexander Scholz
Die Optimierung des kalten Endes ist eine der wichtigen Aufgaben während der Planungsphase einer Abfallverbrennungsanlage. Hierbei kommen grundsätzlich drei unterschiedliche Verfahren in Betracht.
SNCR-Lösungen für steigende Anforderungen in unterschiedlichen Feuerungsanlagen
Dipl.-Ing. Bernd von der Heide
Die ersten SNCR-Anlagen wurden ab etwa 1990 zumeist für Abfallverbrennungsanlagen eingesetzt, in denen nur eine moderate NOx-Abscheidung von vierzig bis fünfzig Prozent gefordert wurde, was auch bei den in diesen Feuerungen üblichen Temperaturschieflagen kein unlösbares Problem darstellte. Für höhere Abscheidegrade wurde das SNCR-Verfahren damals als nicht geeignet beurteilt, sodass hierfür in der Regel SCR-Verfahren vorgesehen wurden.
Energetische Potenziale im Wasser-Dampf-Kreislauf
Dipl.-Ing. Jörn Wandschneider
Der Wirkungsgrad einer Verbrennungsanlage hängt von vielen verschiedenen Bedingungen ab.
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