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9 | 2013

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SPECIAL Thermische

SPECIAL Thermische Verwertung Lösemitteldämpfe energetisch nutzen Die Aufkonzentration von lösemittelhaltigen Abluftströmen ermöglicht inIndustrieunternehmen neue, dezentrale Energiekonzepte: Das zuvor störende Nebenprodukt ersetzt fossile Brennstoffe und spart damit Kosten ein. Michael Breuning Das in derindustriellenPraxis mehrfach bewährte Adsorptionsrad (ADR) des Böblinger Anlagenbauers Eisenmann macht in Industriebetrieben aus großen Abluftströmen mit niedrigen Lösemittelkonzentrationen kleine Luftvolumina mit hohen Konzentrationen. Es besteht aus konzentrisch um eine Achse angeordneten Kammern, die als Adsorptionsmaterial je nach Anwendungsfall Aktivkohle oderZeolithenthalten. DieAbluftwird in Abhängigkeit vonder jeweiligen Ausführung vonoben oder seitlich über das Adsorptionsmaterial geführt. Dabei lagernsichdie Lösemittelmoleküle an das Adsorptionsmaterial an. Das Adsorptionsrad dreht sich kontinuierlich. Dadurch gelangendie einzelnen, mit LösemittelbeladenenKammern nacheinanderineinenabgeschottetenTeilbereich. Hier findet die kontinuierliche Desorptionstatt. Dazu wird Heißluft im Gegenstromüber das Adsorptionsmaterial geführt, wodurch die angelagerten Schadstoffe wieder ausgetrieben werden. Die Desorptionsluft hat gegenüber der ursprünglichen Ablufteine biszu40-fach höhereLösemittelkonzentration. Üblicherweise wird das Konzentrat anschließend in einer thermischen oder einer regenerativen Nachverbrennungsanlage (TNV oder RNV) verbrannt. Der Vorteilder Kombinationen ADR+TNV und ADR+RNV ist, dassaufgrund der hohen Konzentration an energiereichen Lösemitteln nur sehr wenig fossile Brennstoffe eingesetzt werden müssen, umdie Schadstoffe zu verbrennen. Das Adsorptionsrad im Zentrum des Bilds macht aus großen Abluftströmen mit niedrigen Lösemittelkonzentrationen kleine Luftvolumina mit hohen Konzentrationen. Einsatz im Dampfkessel Doch der Energieinhalt des Abluftkonzentrats lässt sich noch anders nutzen. Zusammen mit einem Industriekunden haben die Eisenmann-Ingenieureeine Variante entwickelt, bei der die Desorptionsluft aus dem Adsorptionsrad in einen bereits bestehenden Dampfkessel eingespeist und dort zusammen mit dem Erdgas verbrannt wird. Das Anwenderunternehmen aus Nordrhein-Westfalen stellt Ketten und Laufwerke fürdiverse gepanzerte Kettenfahrzeuge her. Die lösemittelhaltige Abluft entsteht beim Tauchen, Lackieren, Abdunsten und Trocknen der Produkte. Ein anderer Fertigungsschritt des Werks, die Vulkanisation der Kettenlaufwerke, hat einen sehr hohen Energiebedarf. Um die Wärme hierfür bereitzustellen, nutzt der Hersteller von Militärfahrzeugkomponenten einenerdgasgefeuerten Dampfkessel. Stündliche Substitution von bis zu 20 Kubikmeter Erdgas Seit der Neukonfiguration des Systems im Jahr 2012 wirddie vomAdsorptionsrad aufkonzentrierte Abluft zum Brenner des Kessels geleitet und substituiert dort pro Stunde bis zu 20 Kubikmeter Erdgas. Eine überschlägige Rechnung zeigt: Bei einem Dreischichtbetrieb, 50 Arbeitswochenpro Jahr und einem Erdgaspreis von fünf Eurocent pro Kilowattstunde kommen jährliche Einsparungen von bis zu60000 Euro zusammen. Wiebei derSchadstoffvernichtung in einerNachverbrennungsanlagewerden auchbei dieser Anlagenlösung alle Vorgaben derBundesimmissionsschutzverordnung für die Reingaswerte – beispielsweise von Kohlenstoff, Kohlenmonoxid und Stickoxiden –zuverlässig eingehalten. Aufbau des Eisenmann-Adsorptionsrads 20 UmweltMagazin September 2013

Adsorptionsrad mit integriertem Dampfkessel an lösemittelhaltiger Abluft ergänzt. Die Aufnahme weiterer Mengen war problemlos möglich, da die Anlage vorausschauend geplant war. Eine zentrale Aufgabeder Abluft-Experten bei jedemNeuanschluss waresallerdings,die neuenSchadstoffesowie die Schadstoffzusammensetzung auf Kompatibilität zu prüfen. Konkret ging esdarum, auszuschließen, dass eventuell enthaltene, vernetzende Substanzen –wie Styrole oder Phenole –das Adsorptionsrad verblocken. Außerdem galt es zu verhindern, dass Hochsieder ins Adsorptionsradeingetragen werden,also Lösemittel Einsatz im Blockheizkraftwerk Der Dampfkessel ist nicht die einzige dezentrale Energieanlage, in derdie energiereiche Desorptionsluft wirtschaftlichen Nutzen bringt. Am baden-württembergischen Standort eines großen Herstellers von Hygieneprodukten entstehen beim Auftragen von Farben und Klebestreifen auf die Artikel lösemittelhaltige Abluftströme. Hier ist es Eisenmann gelungen, eine Anlagenkonfiguration zu entwickeln, die die Abluft nicht nur aufkonzentriert, sondern durch zusätzliche Reinigungs- und Kühlungsmaßnahmen so aufbereitet, dass sieineinemBlockheizkraftwerk(BHKW) verbrannt werden kann. Das Kleinkraftwerk erzeugt Stromund Warmwasser für die Produktion. Außerdem treibt die Abwärmedes BHKW eine Adsoptionskältemaschine an, die zurKlimatisierung und zur Erzeugung von Prozesskälte genutzt wird. Auch hier ersetzt das ehemalige „Abfallprodukt Lösemittel“ den fossilen Brennstoff Erdgas. Zusätzlich Steuervorteil möglich Adsorptionsrad mit nachgeschaltetem Blockheizkraftwerk (BHKW) Nachträgliche Erweiterung Die Verfahrenskombination „Adsorptionsrad plus BHKW“wurde von Eisenmann bereits Ende des Jahres 2006 installiert.Seither hat derHygieneartikelhersteller seine Produktion mehrfach erweitert und dasSystemjeweils mit zusätzlichen, kleineren Volumenströmen Industrieunternehmen, die eine thermische Abluftreinigungsanlage installieren, haben durch die zur Schadstoffverbrennung eingesetzte Erdgasfeuerung laufende Kosten. Für diese Aufwendungen hat der Gesetzgeber die Betriebe per Energiesteuergesetz (EnergieStG) von der Energiesteuer befreit. Bei den hier vorgestellten Lösungen „Adsoptionsrad plus Dampfkessel“ sowie „Adsorptionsrad plus BHKW“ ist es möglich, dass die gesamte Energiezentrale als Abluftreinigung kategorisiert und damit der gesamte Erdgasverbrauch von Dampfkessel und Blockheizkraftwerk von der Energiesteuer befreit wird. Dieses vorteilhafte Modell ist allerdings von der Entscheidung des zuständigen Hauptzollamts sowie anderer Behörden, wie lokalen Regierungspräsidien, Landesämtern für Umwelt(schutz) oder dem Umweltbundesamt, abhängig. Generell gilt: Für die Genehmigung dieses Anlagenkonzepts können nicht standardmäßig bestehende Richtlinien, wie die TA Luft oder die 31. BImSchV, herangezogen werden. Deshalb ist es für die Auftrag gebenden Industrieunternehmen wichtig, mit einem erfahrenen Anlagenbauer wie Eisenmann zusammenzuarbeiten. Zum einen werden so zuverlässig die technischen Anforderungen erfüllt, die notwendig sind, um eine Energieerzeugungsanlage inden Status einer Abluftreinigungsanlage zubringen. Zum anderen helfen die Sachkompetenz und die entsprechenden Mustergenehmigungsfälle des Böblinger Unternehmens bei der Abstimmungsarbeit mit den jeweiligen Behörden. Bild und Grafiken (3): Eisenmann mit einem Siedepunkt über 200 °C wie ButyldiglykolacetatoderIsophoron, die nicht desorbiert werden können. Schließlich musste noch aus Sicherheitsgründen geklärt werden, dass der zukünftige Brennwert der Abluft nicht zu hoch ist oder der zulässige Wert für die untere Explosionsgrenze (UEG) überschrittenwird. Jährliche Einsparung bis zu 30 000 Euro Nach positiver Prüfung konnten alle Systemerweiterungen erfolgreich umgesetztwerden. Aktuell trägt die Abluftaufbereitung bis zu 100 Kilowatt pro Stunde indas BHKW ein. Dabei reduziertsichder Erdgasverbrauchumbis zu zehnKubikmeter proStunde.Bei einem Dreischichtbetrieb, 50 Arbeitswochen proJahr und einemErdgaspreisvon fünf Eurocent proKilowattstunde ergibtsich eine jährliche Einsparungen von bis zu 30 000 Euro. Michael Breuning, Eisenmann Anlagenbau GmbH, Holzgerlingen, info@eisenmann.com UmweltMagazin September 2013 21

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