M w e l t t e c h n i k Industrielle Mitverbrennung vom Klärschlamm Technisches Büro für Umwelttechnik Dipl.-Ing. Josef Stubenvoll 20.06.2006.

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1 m w e l t t e c h n i k Industrielle Mitverbrennung vom Klärschlamm Technisches Büro für Umwelttechnik Dipl.-Ing. Josef Stubenvoll 20.06.2006

2 m w e l t t e c h n i k Kommunaler Klärschlamm fällt als entwässerter Rückstand der Abwasserbehandlung an und besteht im Wesentlichen aus: organischer Trockensubstanz (OTS), anorganischer (unbrennbarer) Trockensubstanz (ATS) und Wasser Bestandteile des kommunalen Klärschlamms

3 m w e l t t e c h n i k Sicherstellung der vollständigen Verbrennung durch: ausreichende Temperatur Verweilzeit und Vermischung mit Verbrennungsluft im Feuerraum Abstimmung zwischen freisetzbaren Schadstoffen und Abgasreinigung Ziel  Entsorgung bei gleichzeitiger Gewinnung von Energie! Grundvoraussetzungen zur Verbrennung des Klärschlamms

4 m w e l t t e c h n i k Typische Parameter eines entwässerten, nicht ausgefaulten Klärschlamms Trockensubstanz (TS)%25 Organische Trockensubstanz (OTS)% der TS55 Anorganische Trockensubstanz (ATS)% der TS45 Wassergehalt%75 Unterer Heizwert der organischen Trockensubstanz (Hu der OTS) MJ/kg22 Unterer Heizwert der Trockensubstanz (Hu der TS) MJ/kg12 Unterer Heizwert des entwässerten Klärschlammes MJ/kg1,25

5 m w e l t t e c h n i k Anlagentypen in denen Klärschlamm alleine verbrannt oder mitverbrannt wird: Wirbelschicht- und Drehrohrfeuerungen zur alleinigen Verbrennung von Klärschlamm oder zur Mitverbrennung Rostfeuerungen zur Mitverbrennung eines geringen Anteils an getrocknetem oder entwässertem Klärschlamm Kohlekraftwerke zur Mitverbrennung eines geringen Anteils an getrocknetem oder entwässertem Klärschlamm Zementwerke zur Mitverbrennung eines geringen Anteils an getrocknetem oder entwässertem Klärschlamm

6 m w e l t t e c h n i k Typische Punkte für energetische Verwertung: Mindestverbrennungstemperatur 820°C Bei reiner Klärschlammverbrennung ohne Verbrennungsluftvorwärmung  notwendige Trockensubstanz 40% mit Verbrennungsluftvorwärmung auf 400 °C  notwendige Trockensubstanz 33% Brennstoffwärmeleistung = Abgasverluste bei Trockensubstanz 20%

7 m w e l t t e c h n i k Nutzung der Wärme und der elektrischer Energie Trockensubstanz nach mech. Entw. Wassergehalt je kg TS [kg/kg] Nutzwärme je kg TS [MJ/kg] Brennstoffwärmeleistung je kg TS [MJ/kg] 20 %402,71 25 %32,595,04 33 %25,247,36 Wärmenutzung Nutzung der elektrischer Energie Trockensubstanz nach Trocknung [%] Zu verdampfende Wassermenge [kg/kg TS] Ausbeute an elektrischer Energie [MWh/t] 3310,25 401,50,31 902,890,48

8 m w e l t t e c h n i k Erlöse und Kosten aus der Klärschlammverbrennung Erlöse aus Nutzwärme bei Substitution von Erdgas bei Klärschlamm mit 25 % TS  14 €/Tonne bei Klärschlamm mit 33 % TS  28 €/Tonne Kosten für Rückstandsentsorgung 36 €/Tonne Marktpreise zur Übernahme von Klärschlamm mit 25 % TS  35-60 €/Tonne

9 m w e l t t e c h n i k Reststoffverwertung Lenzing (Österreich 1993-2002) Projektbeschreibung: Umbau der Düsenboden der Feuerung und die Bedüsung der Wäscher Leistung: 110 MW thermisch (ca. 250.000 Jato Reststofe und Klärschlamm) Anlagenkonzept: Übernahme, Aufbereitung und Lagerung der Abfälle Wirbelschichtfeuerung mit Fließbettkühler und Nachbrennkammer Abhitzekessel Eine trockene, nasse und katalytische Rauchgasreinigungsanlage mit Abwasserbehandlung TBU: Verfahrenstechnische Betreuung in Planung, Genehmigung und Inbetriebsetzung Erstellung einer Sicherheitsanalyse mit Maßnahmenplan, Auslegungsengineering für Wäscher

10 m w e l t t e c h n i k Wirbelschichtkessel 1K7 Lenzing AG (Österreich 2000) Projektbeschreibung: Umbau der Feuerungsleistungsregelung für bestehenden Wirbelschichtkessel 1K7 Leistung: 110 MW Brennstoffwärmeleistung Anlagenkonzept: Brennstofftransport Kessel mit integrierter Wirbelschichtfeuerung Gewebefilter TBU: Verfahrenstechnisches Engineering und Inbetriebsetzung für Umrüstung der Feuerungsregelung für bestehenden Wirbelschichtkessel 1K7

11 m w e l t t e c h n i k Wirbelschichtkessel HAMBERGER PITTEN (Österreich 2001) Anlagenkonzept: Brennstoffaufbereitung Kessel mit integrierter Wirbelschichtfeuerung Abgasreinigung TBU: Planung, Ausschreibung und Abwicklung der Umbaumaßnahmen Engineering, Montageüberwachung und Leitung der Inbetriebsetzung für die Umrüstung einer stationären Wirbelschicht Projektbeschreibung: Wirbelschichtkessel zur Verbrennung von Kohle und Klärschlamm Neukonzipierung der Feuerungsleistungsregelung Leistung: 60 MW Brennstoffwärmeleistung

12 m w e l t t e c h n i k Müllverbrennungsanlage AVN-Dürnrohr (Österreich 1994-2003) Projektbeschreibung: Die Anlage wurde direkt neben dem Kraftwerk Dürnrohr errichtet und auf eine Kapazität von 300.000 Tonnen Abfall ausgelegt Leistung: 2 x 60 MW thermisch Rauchgasmenge: 300.000 Nm3/h Anlagenkonzept: Anlieferung, Entladung und Lagerung der Abfälle Kesselanlage mit integrierter Rostfeuerung eine trockene, nasse und katalytische Rauchgasreinigungsanlage in 2 Linien Behandlungsanlage für feste Rückstände Abwasserbehandlungsanlage TBU: Verfahrenstechnische Betreuung in Planung, Genehmigung und Abwicklung, Erstellung einer Sicherheitsanalyse mit Maßnahmenplan

13 m w e l t t e c h n i k Wirbelschichtreaktor VILLAS Austria GmbH (Österreich 2005-2006) Projektbeschreibung: Umbau der Feuerung und Abhitzekessel, Neuerrichtung der Abgasreinigung Die Anlage dient zur Verbrennung von firmeneigenen Produktionsabfällen und Klärschlamm Leistung: 2,8 MW Brennstoffwärmeleistung, Abgasemissionen nach Verbrennungsverordnung Anlagenkonzept: Feuerung: stationäre Wirbelschicht mit Abhitzekessel und Luftvorwärmer Rauchgasreinigung: Gewebefilter und ein bestehender einstufiger Nasswäscher mit NaOH-Zugabe TBU: Gesamtkonzeptentwicklung, Behördeverfahren, verfahrenstechnisches Engineering und Inbetriebsetzung für Feuerung und Abgasreinigung

14 m w e l t t e c h n i k Stationäre Wirbelschicht mit gestufter Verbrennung Flexibles Feuerungssystem für unterschiedliche Brennstoffeigenschaften mit optimierter Feuerungsleistungsregelung Wirbelgas als Mischung von Primärluft und Rezirkulationsgas Zwei geregelte Sekundärluftebenen mit Rezirkulationsgas Die Temperatur wird für sämtliche Bereiche des Feuerraumes geregelt Keine ungeschützten Metallbereiche im Feuerraum Optimiertes Brennstoff- und Bettmaterialsystem für Biomasse und Abfallbrennstoffe Dosiersystem für Brennstoffe bis zu 200 mm Kantenlänge Pneumatischer Brennstoffeintrag Offener Düsenboden geeignet für Abzug von Grobteilen bis 200 mm Grobteile werden über das Bettaschesystem ausgesiebt

15 m w e l t t e c h n i k Stationäre Wirbelschicht mit gestufter Verbrennung Vorteile: Guter Ausbrand der Feststoffe und der Abgase Geringe NOx – Bildung Geringe Verschlackung Geringer Verschleiß Gute Regelfähigkeit

16 m w e l t t e c h n i k Stationäre Wirbelschicht mit gestufter Verbrennung

17 m w e l t t e c h n i k Düsenboden