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4/5 | 2015

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Special Thermische

Special Thermische Abfallverwertung & Abluftreinigung Grafiken und Tabelle: ERC Grafik 2: Entstickungsergebnis mit SNCR und manueller Regelung Grafik 3: Entstickungsergebnis mit Opti-Link Prozess durch Analyse der Teilprozesse durchzuführen. Diese Teilprozesse sind grob beschrieben die Luft- und (soweit möglich) Brennstoffzufuhr, der Verbrennungsprozess, die Dampfseite, Speisewassersystem sowie die Rauchgasnachbehandlung. Es werden Massen- und Energiebilanzen erstellt und ausgewertet. Hierzu werden die relevanten Daten sämtlicher Messgeräte über das Prozessleitsystem per Datenschnittstelle an Opti-Link geleitet. Opti-Link berechnet aus den eingehenden Daten über Bilanzbildung verschiedener Teilräume Werte und Größen, welche nicht direkt messbar sind. Ein wesentliches Element des Opti- Link Verfahrens ist die Ermittlung des momentanen Gesamtbrennstoffstickstoffgehaltes des Abfalls in der Applikation NOx-Calc. Dazu wurde ein Berechnungsalgorithmus entwickelt, der zunächst über mehrere Schritte der Optimierungsrechnung die momentane Zusammensetzung des verbrennenden Literatur [1] Siebzehnte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. Berlin: BMJV, 02.05.2013. [2] Hukriede, Jürgen, Pachaly, Reinhard und Reynolds, Philip. Neue 17. BImschV – Auswirkungen auf bestehende Abfallverbrennungsanlagen mit SNCR-Technik sowie Lösungskonzepte. [Buchverf.] Karl Thomé-Kozmiensky und Michael Beckmann. Energie aus Abfall Band 11. Neuruppin : TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2014, S. 559–574. [3] Schüttenhelm, Wolfgang; Reynolds, Philip; Hukriede, Jürgen. Einhaltung verschärfter NOx- und NH3-Grenzwerte bei bestehenden Anlagen – Vorgehen und Lösungsansätze anhand von Praxisbeispielen. [Buchverf.] Karl Thomé-Kozmiensky und Michael Beckmann. Energie aus Abfall Band 12. Neuruppin : TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2015, S. 373–390. Abfalls ermittelt (siehe Tabelle) und daran anschließend den Gesamtbrennstoffstickstoffgehalt abschätzt. Aus Messwerten und bilanzierten Größen wird eine passende Kombination aus Abfallfraktionen berechnet. Aus Kenntnis der durchschnittlichen, elementaren Zusammensetzung dieser Abfallfraktionen kann so auf den wahrscheinlichen momentanen Gesamtbrennstoffstickstoffgehalt geschlossen werden. Die Tabelle zeigt eine Momentaufnahme einer exemplarischen, berechneten Abfallzusammensetzung. Ganzheitlicher Ansatz Der erste Schritt zur Kenntnis der aktuellen NOx-Produktion bei der Verbrennung ist getan. Um die anlagenspezifische Umsetzungsrate des Brennstoffstickstoffes zu NOx zu kennen, sind Untersuchungen zur Anpassung und Parametrierung von NOx-Calc innerhalb des Opti Link Verfahrens notwendig. Sind diese Schritte abgeschlossen, kann Opti-Link mit NOx-Calc aus den eingehenden Daten den aktuellen Rohgas NOx Wert bilanzieren. Mit Kenntnis des aktuellen Rohgas NOx Wertes ist eine radikal andere Regelungsphilosophie der SNCR möglich. Dabei gewinnt das neue Verfahren einen Geschwindigkeitsvorsprung zur konventionellen Regelung. Der Unterschied zur konventionellen SNCR Regelung ist ein ganzheitlicher Ansatz. Wurden bei der konventionellen Regelung wenige zum Teil ungeeignete Parameter, wie in der Einleitung erwähnt, berücksichtigt, wird nun der Gesamtprozess ganzheitlich betrachtet. Grafik 3 zeigt ein Entstickungsergebnis mit unzureichender Regelung. Grafik 4 zeigt ein deutlich besseres Ergebnis, erzielt durch den Einsatz von Opti-Link. Weitere Vorteile: > Als Nebenprodukt können weitere schwer messbare Größen, wie der Heizwert des Abfalls und seine angenäherte Zusammensetzung bestimmt und online wiedergegeben werden. > Das Verfahren setzt eingehende Messwerte in Bilanzmodelle ein. Sind Messwerte nicht plausibel, da zum Beispiel Werte falsch übergeben werden, fällt dieses beim Einsatz des Verfahrens aufgrund von sich dadurch ergebenen rechnerischen Ungereimtheiten sofort auf. > Das Verfahren zeigt schnell und deutlich Verbesserungspotenziale bei der Entstickung auf und kann somit ein Bestandteil des Analyseprozesses sein. Fazit Gerade bei schwierigen Verhältnissen für die Entstickung lohnt es sich zur Einhaltung der verschärften Grenzwerte, erweiterte Regelungsmechanismen zu installieren und einzelne Anlagenkomponeten besser aufeinander abzustimmen. Mit Opti-Link wird der erste Schritt in Richtung einer ganzheitlichen Anlagenabstimmung getan, um zum einem die neuen Grenzwerte sicher einzuhalten, und zum anderen erstmals durch die Generierung von bisher nicht zur Verfügung stehenden Zusatzinformationen über die Feuerung ein großes Potenzial aufzudecken. Dipl-Ing. Philip Reynolds, ERC Emissions-Reduzierungs- Concepte GmbH, Buchholz, office@erc-online.de 20 UmweltMagazin April - Mai 2015

Thermische Abfallverwertung & Abluftreinigung Special Dass die Energie- und Kosteneffizienz bestehender Abluftreinigungsanlagen wesentlich gesteigert werden kann, zeigt die Modernisierung einer RTO (Regenerative thermische Oxidation) Verbrennungsanlage, die Dürr Clean Technology Systems für einen namenhaften Pharmahersteller realisiert hat. Die Verbrennung lösemittelhaltiger Abfallflüssigkeiten, die seit dem Umbau möglich ist, verringert den Primärenergiebedarf um rund die Hälfte, gleichzeitig entfallen die Reststoff-Entsorgungskosten. Insgesamt sanken die Betriebskosten für die Abluftreinigung erheblich. RTO Anlage Modernisierung einer RTO-Abluftreinigungsanlage mit Doppeleffekt Hans Kuttler In der vor rund zehn Jahren von Dürr in das Werk Singapur gelieferten RTO Anlage aus extrem korrosionsfestem Edelstahl werden zuverlässig bis zu 25 000 Nm 3 /h lösemittelhaltige Abluftgemische aus der Produktion pharmazeutischer Produkte gereinigt. Die notwendige Oxidationstemperatur in der Brennkammer wurde bisher durch zwei Öl/Gas-betriebene Kombibrenner sichergestellt. Besondere Kennzeichen in dieser Produktionsstätte sind prozessbedingt anfallende Lösemittelgemische in stark variierenden Zusammensetzungen mit erheblich schwankenden Heizwerten. Die Gemische enthalten teilweise auch Wasser in unterschiedlichen Mengen. Diese Abfallstoffe sollten komplett in der sicher arbeitenden RTO entfernt werden, so der Wunsch des Kunden für die Modernisierung. Nachrüstung von zwei zusätzlichen Flüssigbrennern Im ersten Projektschritt hat Dürr, im Rahmen einer Machbarkeitsstudie, die technischen Rahmenbedingungen einer funktionssicheren, wirtschaftlichen Lösung erarbeitet. Kern des anschließend realisierten Konzepts ist die Nachrüstung von zwei zusätzlichen Flüssigbrennern, die es ermöglichen, die in den lösemittelhaltigen Abfallflüssigkeiten enthaltene Energie vollständig für den Betrieb der Abluftreinigungsanlage zu nutzen. Hierzu wird das Lösemittel-Wassergemisch mit von Dürr entwickelten Spe- zialbrennern direkt in die Brennkammer eingedüst und dort bei Temperaturen von rund 820 °C oxidiert. Die lösemittelhaltigen Reststoffe ersetzen im laufenden Betrieb Erdgas als Primär- beziehungsweise Stützenergie weitgehend. Stützenergie wird vorwiegend nur noch benötigt, um die Anlage auf Betriebstemperatur zu bringen beziehungsweise für die Verbrennung von Gemischen mit sehr geringen Lösemittelanteilen. Da die Lösemittel-Wassergemische in der RTO- Anlage genutzt werden, entfallen Entsorgungskosten. Um die Stillstandszeiten für Montage und Inbetriebnahme zu minimieren, wurde die Regelstrecke der Flüssigarmaturen als kompaktes Modul sowohl mechanisch als auch elektrisch weitgehend vormontiert. Nach dem Einbau der Zusatzbrenner war neben dem Armaturenmodul nur noch der Verbrennungsluftkanal anzuschließen. Den Abschluss der Modernisierung bildete der Rückbau des Heizölteils der vorhandenen Kombibrenner, da jetzt nur noch Gas als Primärbrennstoff eingesetzt wird. Weniger Primärenergie benötigt Dürr RTO-Anlagen eignen sich zur Abluftreinigung bei brennbaren und geruchsbelästigenden Schadstoffen mit einer Konzentration bis etwa 10 g/Nm 3 . Im Vergleich zu herkömmlichen Abluftreinigungsverfahren benötigen sie weniger Primärenergie, da die in den heißen Abgasen enthaltene Energie effizient zur Vorwärmung der Abluft genutzt wird. Ab einer Schadstoffkonzentration von gut 1,5 g /Nm 3 kann das System „autotherm“ betrieben werden, das heißt der Energiegehalt der Schadstoffe ist ausreichend, um die Anlage ohne zusätzlichen Brennstoff zu betreiben. Neben der hohen Wirtschaftlichkeit überzeugen Dürr RTO- Systeme mit einer Abluftreinigungseffizienz von über 99,8 Prozent. Neben der Pharmaindustrie gibt es eine Vielzahl weiterer Branchen, beispielsweise die Chemie-, Druck-Beschichtungs-, oder Lebensmittelindustrie, deren Abluft sicher und wirtschaftlich mit regenerativen thermischen Oxidationsanlagen gereinigt werden kann. Der Einsatz standardisierter, modularer und weitgehend vormontierter Komponenten ermöglicht Anlagen mit Leistungen von 9 000 bis rund 100 000 Nm 3 /h, die gegebenenfalls nachträglich einfach erweiterbar sind. Der Dürr-Konzern zählt zu den weltweit führenden Maschinen- und Anlagenbauern. Seine Produkte, Systeme und Services ermöglichen hocheffiziente Fertigungsprozesse in unterschiedlichen Industrien. Rund 65 Prozent des Umsatzes entfallen auf das Geschäft mit Automobilherstellern und -zulieferern. Weitere Abnehmerbranchen sind zum Beispiel der Maschinenbau, die Chemie- und Pharmaindustrie und – seit der Übernahme der Homag Group AG im Oktober 2014 – die holzbearbeitende Industrie. Hans Kuttler, Dürr Systems GmbH, Bietigheim-Bissingen, hans.kuttler@durr.com UmweltMagazin April - Mai 2015 21

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